JP6775904B2

JP6775904B2 - ブレーキ付きモータのブレーキパッド摩耗検出方法およびブレーキパッド摩耗検出装置

Info

Publication number: JP6775904B2
Application number: JP2018154462A
Authority: JP
Inventors: 健吾齊藤; 裕治上垣内
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-10-28
Anticipated expiration: 2038-08-21
Also published as: JP2020029877A

Description

本発明は、モータの回転軸に設けられているブレーキパッドと鉄製の制動板とを備え、バネ付勢により制動板をブレーキパッドに押し付けるとモータの回転が規制され、コイルにより制動板を後退させると規制が解除されるようになっているブレーキを備えたブレーキ付きモータにおいて、ブレーキパッドの摩耗を検出するブレーキパッド摩耗検出方法、およびブレーキパッド摩耗検出装置に関するものである。限定するものではないが、型盤が上下に型開閉されるようになっている竪型射出成形機に設けられている型開閉用のブレーキ付きモータに好適なブレーキパッド摩耗検出方法、およびブレーキパッド摩耗検出装置に関するものである。

トグル機構により型開閉される竪型射出成形機は従来周知で、固定盤と、該固定盤を摺動自在に垂直に貫通している複数本のタイバーと、タイバーの上端部に固定されている上可動盤と、タイバーの下端部に設けられている下可動盤と、固定盤と下可動盤の間に設けられているトグル機構とから構成されている。トグル機構のクロスヘッドはボールネジ機構によって駆動されるようになっているが、例えば次のようになっている。クロスヘッドにボールナットが一体的に設けられ、このボールナットにボールネジが螺合している。ボールネジにはその下端部に大プーリが固定されている。一方、下可動盤には型開閉用のモータが設けられ、このモータには駆動プーリが設けられている。そしてタイミングベルトによってこの駆動プーリと大プーリが掛け回されている。従って、型開閉用モータを駆動すると駆動プーリ、タイミングベルト、大プーリと回転力が伝達され、ボールネジが回転する。そうするとクロスヘッドがボールナットと共に上下し、トグル機構が駆動され、それによって上下可動盤が上下に駆動される。すなわち型開閉される。

このような型開閉用のモータには、ブレーキ付きのモータが採用されている。ブレーキは、少なくともブレーキパッドと鉄製の制動板とを備え、ブレーキパッドはモータの回転軸に固定されて回転軸と一体的に回転するようになっている。制動板は所定のバネとコイルとによって駆動されるようになっており、コイルへの通電を停止すると制動板はバネ付勢によりブレーキパッドに押し付けられてモータの回転が規制される。一方、コイルに通電するとバネ付勢に抗してブレーキパッドから離間してブレーキが解除されるようになっている。竪型射出成形機において、型開閉用のモータを停止するときには、コイルへの通電を停止してブレーキを駆動し、モータの回転を規制する。そうすると上下可動盤の位置が保持される。すなわち型盤の落下が防止され安全が確保される。ところでブレーキパッドは長期間の使用により摩耗する。摩耗するとブレーキが十分に効かず、モータの回転を規制できない。竪型射出成形機においては型盤の落下を防止できず危険である。つまりブレーキ付きモータにおいてはブレーキパッドの摩耗を検出することが安全上重要である。

特開２００８−１４４７８６号公報

特許文献１には、ブレーキ付きモータにおいてブレーキパッドの摩耗を検出するブレーキパッド摩耗検出装置が記載されている。このモータに設けられているブレーキはハブプレートと、鉄製のアーマチェアとを備えている。ハブプレートはモータの回転軸と一体的に回転するようになっておりその表面に摩擦板が設けられている。一方、アーマチェアはこのハブプレートの摩擦板と所定の間隔を空けて回転不能に設けられ、バネにより摩擦板方向に付勢されていると共に所定のコイルがアーマチェアの背面側に設けられている。従って、コイルへの電流の供給を停止するとバネ付勢によりアーマチェアが摩擦板に押し付けられてモータの回転が規制され、コイルへ電流を供給するとアーマチェアが磁力によって後退し、摩擦板から離間してブレーキが解除される。つまり摩擦板がブレーキパッドに、そしてアーマチェアが制動板にそれぞれ相当している。このように構成されている特許文献１に記載のブレーキ付きモータにおいて、アーマチェアすなわち制動板には所定の切断刃が設けられ、この切断刃の前方であって切断刃の近傍に所定の信号線が設けられている。制動板がブレーキパッドに押し付けられているとき、ブレーキパッドが摩耗していなければ切断刃が信号線に接触することはない。しかしながら、ブレーキパッドの摩耗が進行すると、ブレーキパッドに押し付けている制動板の位置は次第に前方にずれる。制動板の位置が所定の位置に達すると切断刃が信号線に接触し、信号線は切断される。信号線には常時電流がながれているが信号線が切断されると電流が遮断されて発光ダイオードが消灯する。これによりブレーキパッドの摩耗が検出される。

特許文献１に記載のブレーキパッド摩耗検出装置によってもブレーキ付きモータのブレーキパッドの摩耗を検出することはできる。しかしながら解決すべき問題も見受けられる。このブレーキパッド摩耗検出装置はブレーキパッドが摩耗により厚さが減少するのを検出するために切断刃と信号線とを格別に必要としている。そうするとコストがかかる。また切断刃も信号線も比較的小さいとはいえ、モータを覆っている筐体内にこれらを配置するスペースを確保しなければならない。さらに、切断刃と信号線によるブレーキパッドの厚さの減少の検出は、十分な検出精度を維持することが難しいと考えられる。つまりブレーキパッドの厚さの減少を精度良く検出するには、少なくとも切断刃と信号線とを正確な位置に取付けることが必要であるが、長時間の運転を経るとこれらの位置にずれが生じる可能性もあるし、切断刃が銹びたり信号線が変形することもあり得るからである。このような機械的な手段による検出は、検出の精度を高めたり、精度を長期間維持することは困難であり、コストが嵩む。

本発明は、上記したような問題点を解決したブレーキ付きモータのブレーキパッド摩耗検出方法を提供することを目的とし、具体的には、格別に検出用の機械部品を設ける必要がないにも拘わらず高い精度でブレーキパッドの摩耗を検出することができ、長期間検出精度が変化することもなく、コストも小さいブレーキパッドの摩耗検出方法、およびブレーキパッド摩耗検出装置を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、ブレーキパッドの厚さの減少を検出するのに電気的な方法を採用する。ブレーキ付きモータは、そのブレーキがモータの回転軸に設けられているブレーキパッドと、該ブレーキパッドと対向している強磁性体からなる制動板と、制動板をブレーキパッド方向に付勢するバネと、制動板の背面からこれを磁力によりブレーキパッドから離間させるコイルとからなる。このコイルのインダクタンスはコイルと制動板の距離によって変化する。そこで本発明では制動板がブレーキパッドに当接しているときに、コイルのインダクタンスの経年変化を検出し、それによってコイルと制動板の距離の経年変化を検出する。つまりブレーキパッドの厚さの減少を検出する。

かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、モータの回転軸に設けられているブレーキパッドと、該ブレーキパッドと対向している強磁性体からなる制動板と、該制動板を前記ブレーキパッド方向に付勢するバネと、前記制動板の背面からこれを磁力により前記ブレーキパッドから離間させるコイルとからなるブレーキ付きモータにおいて、前記ブレーキパッドの摩耗を検出するブレーキパッド摩耗検出方法であって、前記ブレーキパッド摩耗検出方法は、前記制動板が前記ブレーキパッドに押し付けられて前記モータの回転を規制しているときにおいて、前記コイルと前記制動板の距離の増加を検出して前記ブレーキパッドの厚さの減少を検出するようにし、前記距離の増加の検出は、ブレーキが作用している状態における前記コイルのインダクタンスの減少を検出することによって実施することを特徴とするブレーキパッド摩耗検出方法として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブレーキパッド摩耗検出方法において、直列に接続した１個のダイオードと１個のコンデンサとを前記コイルに対して並列に接続し、そして前記コンデンサに１個の抵抗を並列に接続しておき、前記コイルのインダクタンスの減少の検出は、前記ダイオードの逆方向のパルス電圧を前記コイルに定周期で印加し、このときに生じる前記コンデンサの端子間の電圧の増加を検出することによって検出することを特徴とするブレーキパッド摩耗検出方法として構成される。
請求項３に記載の発明は、モータの回転軸に設けられているブレーキパッドと、該ブレーキパッドと対向している強磁性体からなる制動板と、該制動板を前記ブレーキパッド方向に付勢するバネと、前記制動板の背面からこれを磁力により前記ブレーキパッドから離間させるコイルとからなるブレーキ付きモータにおいて、前記ブレーキパッドの摩耗を検出するブレーキパッド摩耗検出装置であって、前記ブレーキパッド摩耗検出装置は、前記コイルと１個のダイオードと１個のコンデンサと１個の抵抗とパルス電圧供給部とからなるインダクタンス変化検出回路を備え、前記インダクタンス変化検出回路は、前記ダイオードと前記コンデンサが直列に接続された状態で前記コイルに並列に接続されていると共に前記抵抗が前記コンデンサに並列に接続されており、前記制動板が前記ブレーキパッドにバネ付勢により押し付けられてブレーキが作用して前記モータの回転を規制しているとき、前記パルス電圧供給部から前記ダイオードと逆方向のパルス電圧が前記コイルに対して定周期で印加され、このとき検出される前記コンデンサ間の電圧に基づいて前記コイルのインダクタンスの減少が検出され、前記ブレーキパッドの摩耗が検出されるようになっていることを特徴とするブレーキパッド摩耗検出装置として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のブレーキパッド摩耗検出装置において、前記ブレーキ付きモータは射出成形機に設けられているブレーキ付きモータであることを特徴とするブレーキパッド摩耗検出装置として構成される。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のブレーキパッド摩耗検出装置において、前記ブレーキ付きモータは竪型射出成形機の型盤を型開閉する型開閉用モータであり、該型開閉用モータにおける前記ブレーキパッドの摩耗を検出することを特徴とするブレーキパッド摩耗検出装置として構成される。。

以上によると本発明は、モータの回転軸に設けられているブレーキパッドと、該ブレーキパッドと対向している強磁性体からなる制動板と、制動板をブレーキパッド方向に付勢するバネと、制動板の背面からこれを磁力によりブレーキパッドから離間させるコイルとからなるブレーキ付きモータにおいて、ブレーキパッドの摩耗を検出するブレーキパッド摩耗検出方法として構成され、本発明のブレーキパッド摩耗検出方法は、制動板がブレーキパッドに押し付けられてモータの回転を規制しているときにおいて、コイルと制動板の距離の増加を検出してブレーキパッドの厚さの減少を検出するように構成されている。そして本発明によると、コイルと制動板の距離の増加の検出は、ブレーキが作用している状態におけるコイルのインダクタンスの減少を検出することによって実施するようにしている。コイルのインダクタンスは、コイルと制動板の距離が変化すると変化する。すなわち鉄製等の強磁性体からなる制動板がコイルに近い場合にはインダクタンスは大きくなり、離れるとインダクタンスは小さくなる。本発明では、ブレーキが掛けられて制動板がブレーキパッドに押し付けられているときに、このようなコイルのインダクタンスについてその減少を検出し、それによってブレーキパッドの厚さの減少を検出するようになっている。つまり本発明はブレーキパッドの摩耗を電気的な手段によって検出するようにしており、検出のために格別に機械部品を必要としない。電気的な手段によって検出するので高い精度で検出が可能であり、そしてその精度が経年劣化することがなく信頼性は高い。また機械部品を必要としないので安価に実施することができる。つまり安価でありながら確実かつ高精度でブレーキパッドの摩耗を検出することができる。他の発明によると、直列に接続した１個のダイオードと１個のコンデンサとをコイルに対して並列に接続し、そしてコンデンサに１個の抵抗を並列に接続しておき、コイルのインダクタンスの減少の検出は、ダイオードの逆方向のパルス電圧をコイルに定周期で印加し、このときに生じるコンデンサの端子間の電圧の増加を検出することによって検出するように構成されている。つまり、１個のダイオードと１個のコンデンサと１個の抵抗を設けることと、ブレーキ作動時にコイルに周期的なパルス電圧を印加するだけで容易にコイルのインダクタンスの減少を検出できる。なおコンデンサの端子間の電圧は、コイルのインダクタンスが減少すると増加するので、これを検出している。他の発明によると、ブレーキ付きモータは竪型射出成形機の型盤を型開閉する型開閉用モータであり、該型開閉用モータにおけるブレーキパッドの摩耗を検出するブレーキパッド摩耗検出装置として構成されている。竪型射出成形機の型開閉用モータは型盤の下部に設けられてカバーに覆われているので検査が困難であるが、この発明によるとカバーを取り外して検査することなしにブレーキパッドの摩耗を検出でき、メンテナンスに要するコストを小さくできる。そして竪型射出成形機の型開閉用モータにおいて確実にブレーキパッドの摩耗を検出できるので、型盤の落下を確実に防止することができる。

本発明の実施の形態に係る竪型射出成形機を示す正面図である。本実施の形態に係るブレーキパッド摩耗検出方法の実施対象であるブレーキ付きモータの正面断面図である。ブレーキ付きモータのブレーキを示す図で、その（ア）はブレーキが掛けられている状態を、その（イ）はブレーキが解除された状態を、それぞれ示すブレーキの正面断面図である。ブレーキ付きモータに設けられているコイルを含む、本実施の形態に係るインダクタンス変化検出回路を示す、回路図である。その（ア）〜（ウ）は、本実施の形態に係るインダクタンス変化検出回路において、コイルにパルス電圧を印加するとき、色々なタイミングによって変化する電流について、模式的に示す回路図である。本実施の形態に係るインダクタンス変化検出回路において、コイルに周期的にパルス電圧を印加したときにおける、パルス電圧と、コイル電流と、コンデンサの端子間電圧のそれぞれの変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るブレーキパッド摩耗検出方法は、図１に示されているような本実施の形態に係る竪型射出成形機１に設けられている型開閉用モータ１９を対象としている。まず本実施の形態に係る竪型射出成形機１を説明すると竪型射出成形機１は、従来の竪型射出成形機と同様に構成され、図示されていない所定の筐体に固定されている固定盤３と、この固定盤３を摺動自在に垂直に貫通している複数本のタイバー４、４，…と、タイバー４、４、…の上端部に固定されている上可動盤６と、タイバー４、４、…の下端部に設けられている下可動盤７と、固定盤３と下可動盤７の間に設けられているトグル機構９とからなる。トグル機構９はボールネジ機構１１によって駆動されるようになっており、ボールネジ機構１１のボールナット１２がトグル機構９のクロスヘッド１３に固定され、ボールネジ１５がこのボールナット１２に螺合している。ボールネジ１５は下可動盤７を貫通し、その下端部が下可動盤７の下面側に設けられている大プーリ１７に固着されている。この大プーリ１７を回転するとボールネジ１５が回転するようになっている。下可動盤７の側部には型開閉用モータ１９が設けられ、駆動プーリ２０が設けられている。この駆動プーリ２０と大プーリ１７はタイミングベルト２２によって掛け回されている。竪型射出成形機１において固定盤３には固定側金型２４が、上可動盤６には可動側金型２５が設けられ、そして上可動盤６の上には図に示されていないが射出装置が設けられている。型開閉用モータ１９を駆動すると、駆動プーリ２０、タイミングベルト２２を介して大プーリ１７とボールネジ１５が回転し、ボールナット１２と共にクロスヘッド１３が上下してトグル機構９が駆動され、上下可動盤６、７が上下する。すなわち型開閉される。本実施の形態に係る型開閉用モータ１９は、いわゆるブレーキ付きモータからなり、ブレーキをかけることによって回転を規制し、上下可動盤６、７の落下が防止されている。

本実施の形態に係る型開閉用モータ１９は、図２にその構造が示されているように、筐体３１とこの筐体３１と一体的に固定されている仕切部材３２とが設けられ、モータの回転軸３３は筐体３１と仕切部材３２とによって回転可能に軸受けされている。この回転軸３３に永久磁石からなるロータ３５が固定され、このロータ３５と所定のギャップを空けてコイルからなるステータ３６が筐体３１に設けられている。つまり回転軸３１とロータ３５とステータ３６とからモータが構成されている。このようなモータに隣接して次に説明するブレーキが設けられ、さらに回転軸３３にはファン３７が設けられている。モータの回転によりファン３７が回転して型開閉用モータ１９内を冷却するようになっている。

型開閉用モータ１９内に設けられているブレーキは、仕切部材３２に所定のスペーサ３８を介して仕切部材３２から離間して固定されている固定板３９と、この固定板３９にわずかな隙間を介して設けられているブレーキパッド４１と、このブレーキパッド４１に対向するように設けられている鉄製の制動板４３と、仕切部材３２に埋め込まれているバネ４５と、同様に仕切部材３２に埋め込まれているコイル４６とから構成されている。ブレーキパッド４１は回転軸３３に対して所定のボス４０を介して固定され、モータと一体的に回転するようになっている。制動板４３はバネ４５によって付勢され、コイル４６に直流電流が供給されていない状態においては、図３の（ア）に示されているように、ブレーキパッド４１に押し付けられる。ブレーキパッド４１は固定板３９と制動板４３とによってバネ４５力によって挟まれ、摩擦により回転が規制される。すなわちブレーキがかかってモータは回転できない。一方、コイル４６に電流が供給されると、図３の（イ）に示されているように、磁石の引力により制動板４３が後退し、ブレーキパッド４１は固定板３９や制動板４３と非接触状態になる。つまりブレーキが解除されモータは回転することができる。

ところで、ブレーキパッド４１は長期間の使用により摩耗してその厚さが減少する。厚さが減少すると、ブレーキをかけるときにおいて制動板４３はより前方に押し込まれる。つまり、図３の（ア）に示されているように、制動板４３とコイル４６の距離、すなわちギャップ４８が大きくなる。制動板４３は鉄製で透磁性が高いのでコイル４６のインダクタンスに影響する。すなわち制動板４３がコイル４６に近いとコイル４６のインダクタンスは大きくなり離れるとインダクタンスは小さくなる。ブレーキをかけるとき、ギャップ４８が大きくなったら、コイル４６のインダクタンスは小さくなる。本実施の形態に係るブレーキパッド摩耗検出方法は、このインダクタンスの変化を検出することによってブレーキパッド４１の摩耗を検出する。

コイル４６のインダクタンスの変化を検出するための回路、すなわち本実施の形態に係るインダクタンス変化検出回路５０が図４に示されている。この回路においてコイル４６は、インダクタンス成分５２と抵抗成分５３とによって示されている。このようなコイル４６に対して、１個のダイオード５５と１個のコンデンサ５６と１個の抵抗５７が次のように接続されている。まずダイオード５５とコンデンサ５６が直列に接続され、この直列に接続されたものがコイル４６に対して並列に接続されている。次いで抵抗５７がコンデンサ５６に対して並列に接続されている。このようなコイル４６に対して、パルス電圧を供給するパルス電圧供給部５９が接続されている。本実施の形態においてパルス電圧供給部５９は、直流電源６０と、ＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチ素子６１と、このスイッチ素子６１のゲートに駆動電圧を印加するシーケンサとから構成されているが、シーケンサは図示されていない。スイッチ素子６１をパルス状に駆動するとパルス電圧がコイル４６に印加されることになる。コイル４６に印加されるパルス電圧の電圧の方向は、ダイオード５５の逆方向の向きになっている。このようなインダクタンス変化検出回路５０には、図に示されていないが、コンデンサ５６間の電圧を検出する電圧検出器が設けられている。電圧検出器は端子６３、６４間に設けられていてもよいし、グラウンドと端子６３間に設けられていてもよく、直接的または間接的にコンデンサ５６間の電圧を検出できるようになっていればよい。なお、インダクタンス変化検出回路５０において、抵抗５７はコイル４６の抵抗成分５３に比して抵抗値は十分に大きい。

このように構成されているインダクタンス変化検出回路５０において、スイッチ素子６１を駆動してパルス電圧を印加すると次のように動作する。まずスイッチ素子６１をＯＮすると、図５の（ア）において矢印６５で示されているように、コイル４６に電流が流れる。インダクタンス成分５２によって自己誘導起電力により逆向きに電圧が生じるのでコイル４６に流れる電流ｉはＯＮ直後においてゼロであるがその後指数関数的に増加する。もし長時間ＯＮし続ければ、電流ｉは定常状態に達し、定常状態になれば自己誘電起電力による電圧は０になるのでその電流は直流電源６０の電圧を抵抗成分５３の抵抗値で除した値になる。しかしながらパルス電圧は短時間でＯＦＦされるので電流ｉは定常状態に達するよりかなり前に上昇を停止する。図６において、パルス電圧をＯＮしたタイミングがｔ１、パルス電圧をＯＦＦしたタイミングがｔ２でそれぞれ示されており、コイル４６を流れる電流ｉが十分に増加しないうちに上昇を停止している様子が分かる。

パルス電圧をＯＦＦした瞬間に、スイッチ素子６１を流れる電流は遮断されるが、コイル４６のインダクタンス成分５２に蓄積したエネルギーによりコイル４６に電圧が発生し、図５の（イ）に示されている矢印６６のように、ダイオード５５を通って電流が流れる。この電流はコンデンサ５６と抵抗５７とに分岐して流れるが、最初はコンデンサ５６間の電圧差が小さいのでコンデンサ５６に優先的に流れ、コンデンサ５６に電荷が蓄電されて電圧差が生じてきたら順次抵抗５７にも流れる。コイル４６に蓄積されたエネルギーが放出されて小さくなり、コイル４６における電圧とコンデンサ５６間の電圧が等しくなったらコイル４６からダイオード５５を通って流れる電流は０になる。図６においてこのタイミングがｔ３で示されており、コイル４６の電流ｉがゼロになると共に、コンデンサ５６間の電圧は蓄電された電荷により所定の電圧値７１に達する。

ダイオード５５を流れる電流が０になると、コンデンサ５６と抵抗５７との間において図５の（ウ）において矢印６８で示されているように電流が流れる。この電流は、次にダイオード５５を介してコンデンサ５６内に電流が流れ込むまで流れ続けるが、抵抗５７は十分に大きいのでこの電流は小さい。従ってこの電流６８によって低下するコンデンサ５６間の電圧は小さい。図６には、ダイオード５５において次に電流が流れるタイミングがｔ５で示されているが、このときにコンデンサ５６間の電圧が電圧値７２になることが示されている。

図６に示されているように、タイミングｔ４においてパルス電圧をＯＮし、次いでタイミングｔ５においてＯＦＦすると、既に説明したようにコイル４６の電流ｉが変化し、そしてパルス電圧ＯＦＦ後においてコイル４６からダイオード５５を経て電流がコンデンサ５６に供給される。そうするとタイミングｔ６において、コンデンサ５６間の電圧は電圧値７３に上昇する。このように、コイル４６に対してパルス電圧を周期的に印加すると、コンデンサ５６間の電圧は徐々に上昇する。しかしながらコンデンサ５６間の電圧が十分に高くなったら、コイル４６からダイオード５５を経て流れる電流は、抵抗５７の方に多く流れるようになる。これによってコンデンサ５６間の電圧はほぼ一定に収束する。一定の電圧に収束している様子が図６において符号７５、７６で示されている。すなわちコンデンサ５６間の電圧は最大電圧Ｖ_ｍａｘに達している。

このようなコンデンサ５６間の最大電圧Ｖ_ｍａｘは、コイル４６のインダクタンス成分５２、すなわちインダクタンスＬが小さくなると大きくなる。これを概略的に説明する。コイル４６に交流電圧を印加するとき、そのインピーダンスＺの大きさつまり絶対値は、以下の１式で表せる。ただし、Ｒは抵抗成分５３の抵抗値、Ｌはインダクタンス成分５２のインダクタンス、そしてωは交流の角周波数である。

パルス電圧は正確には交流電圧ということはできないが、これを仮に交流電圧であると見なすと、ＯＮ時間は短いので角周波数ωは十分に大きい。ところでコイル４６の抵抗ＲはインダクタンスＬに比して十分に小さい。そうするとωＬに比してＲは十分に小さい。そこで１式は２式のように近似できる。インピーダンスＺの大きさはインダクタンスＬに比例することが分かる。直流電源６０の電圧は一定なので、パルス電圧を印加するとコイル４６を流れる電流ｉは概ねインピーダンスＺの大きさに反比例する。そうすると、パルス電圧を印加するとき、ＯＦＦのタイミングでコイル４６を流れている電流ｉは、コイル４６のインダクタンスＬに反比例するはずである。ところで、電流ｉが流れることによってコイル４６に蓄積されるエネルギーＵは、電流ｉとインダクタンスＬとによって、以下の式で表せる。
Ｕ＝Ｌ・ｉ^２／２
そうするとエネルギーＵは一見インダクタンスＬに比例するように見える。しかしながら、前記したようにコイル４６を流れる電流ｉはインダクタンスＬに反比例するので、コイル４６に蓄積されているエネルギーＵは、全体としてインダクタンスＬに反比例することが分かる。つまりコイル４６に対してパルス電圧を印加するとき、ＯＦＦのタイミングで蓄積されるエネルギーＵはインダクタンスＬが小さいほど大きくなる。インダクタンス変化検出回路５０において、コンデンサ５６に蓄積される電荷はこのエネルギーＵが大きい程大きくなる。そうすると、インダクタンス変化検出回路５０においてコイル４６に周期的にパルス電圧を印加するとき、コンデンサ５６間に生じる最大電圧Ｖ_ｍａｘは、コイル４６のインダクタンスＬが小さくなるほど大きくなることが分かる。

本実施の形態に係るブレーキパッド摩耗検出方法は次のようにする。型開閉用モータ１９、つまりブレーキ付きモータにおいてブレーキを解除しているときはブレーキパッド４１の摩耗の検出は行わない。ブレーキを掛けているとき、つまりコイル４６への通電を停止して、制動板４３がブレーキパッド４１に押し付けられているときにブレーキパッド４１の摩耗の検出を開始する。インダクタンス変化検出回路５０において、スイッチ素子６１を駆動して定周期のパルス電圧をコイル４６に印加する。既に説明したように、所定時間後にコンデンサ５６間に最大電圧Ｖ_ｍａｘが発生する。これを監視する。最大電圧Ｖ_ｍａｘが、所定のしきい値より大きくなったら、コイル４６のインダクタンスＬが小さくなったと判断する。すなわちコイル４６と制動板４３の距離が大きくなり、ブレーキパッド４１の厚さが減少したと判断する。これによってブレーキパッド４１の摩耗を検出する。なお、本実施の形態に係るブレーキパッド摩耗検出方法では、ブレーキがかかっているときにコイル４６にパルス電圧を印加するが、このパルス電圧によってはブレーキは解除されない。前記したようにパルス電圧のＯＮ時間は短時間であるので、コイル４６を流れる電流ｉは定常状態に達するよりかなり前に上昇を停止するからであり、電流ｉは小さくコイル４６に生じる磁力はほとんど無視でき、制動板４３が後退することはないからである。

本実施の形態は色々な変形が可能である。まず、ブレーキパッド摩耗検出方法を実施する対象のモータを変形することができ、竪型射出成形機の型開閉用モータ１９以外のモータを対象とすることができる。例えば、射出成形機のエジェクタ用モータであってもよい。モータの構成についても制約はなく、例えば制動板４３は鉄製からなるように説明したが、コバルト、ニッケル等のように磁石により引力が生じる強磁性体であればどのような材料から構成されていてもよい。インダクタンス変化検出回路５０については色々な変形ができる。例えば、このインダクタンス変化検出回路５０においてはパルス電圧供給部にＭＯＳ−ＦＥＴが採用されている。しかしながら、他の種類のトランジスターから構成されていてもよい。また、インダクタンス変化検出回路５０においてダイオード５５の位置を変えることができ、例えば図４においてダイオード５５を符号７０の位置にすることができる。インダクタンス変化検出回路５０は、ブレーキ付きモータにおいてコイル４６に通電してブレーキを解除するコイル駆動回路と共用することもできる。このインダクタンス変化検出回路５０において、スイッチ素子６１をＯＮし続ければコイル４６に電流が定常的に流れ、その磁力の引力によって制動板４３を後退させることができるからである。なお、コイル駆動回路と共用する場合には、ブレーキをかけたタイミング、つまりコイル４６の電流を停止したタイミングでコンデンサ５６に蓄電される電荷が一時的に大量になって高い電圧が発生する。この大量の電荷は抵抗５７に流れて次第に減少し、所定時間後にコンデンサ５６間の電圧は一定になる。ブレーキパッド摩耗検出方法は、コンデンサ５６間の電圧が一定になった後に開始すればよい。

１竪型射出成形機３固定盤
４タイバー６上可動盤
７下可動盤９トグル機構
１１ボールネジ機構１２ボールナット
１３クロスヘッド１５ボールネジ
１７大プーリ１９型開閉用モータ
２２タイミングベルト２４固定側金型
２５可動側金型３１筐体
３２仕切部材３３回転軸
３５ロータ３６ステータ
３８スペーサ３９固定板
４１ブレーキパッド４３制動板
４５バネ４６コイル
５０インダクタンス変化検出回路
５２インダクタンス成分５３抵抗成分
５５ダイオード５６コンデンサ
５７抵抗６０直流電源
６１スイッチ素子

Claims

モータの回転軸に設けられているブレーキパッドと、該ブレーキパッドと対向している強磁性体からなる制動板と、該制動板を前記ブレーキパッド方向に付勢するバネと、前記制動板の背面からこれを磁力により前記ブレーキパッドから離間させるコイルとからなるブレーキ付きモータにおいて、前記ブレーキパッドの摩耗を検出するブレーキパッド摩耗検出方法であって、
前記ブレーキパッド摩耗検出方法は、前記制動板が前記ブレーキパッドに押し付けられて前記モータの回転を規制しているときにおいて、前記コイルと前記制動板の距離の増加を検出して前記ブレーキパッドの厚さの減少を検出するようにし、
前記距離の増加の検出は、ブレーキが作用している状態における前記コイルのインダクタンスの減少を検出することによって実施することを特徴とするブレーキパッド摩耗検出方法。
請求項１に記載のブレーキパッド摩耗検出方法において、直列に接続した１個のダイオードと１個のコンデンサとを前記コイルに対して並列に接続し、そして前記コンデンサに１個の抵抗を並列に接続しておき、前記コイルのインダクタンスの減少の検出は、前記ダイオードの逆方向のパルス電圧を前記コイルに定周期で印加し、このときに生じる前記コンデンサの端子間の電圧の増加を検出することによって検出することを特徴とするブレーキパッド摩耗検出方法。
モータの回転軸に設けられているブレーキパッドと、該ブレーキパッドと対向している強磁性体からなる制動板と、該制動板を前記ブレーキパッド方向に付勢するバネと、前記制動板の背面からこれを磁力により前記ブレーキパッドから離間させるコイルとからなるブレーキ付きモータにおいて、前記ブレーキパッドの摩耗を検出するブレーキパッド摩耗検出装置であって、
前記ブレーキパッド摩耗検出装置は、前記コイルと１個のダイオードと１個のコンデンサと１個の抵抗とパルス電圧供給部とからなるインダクタンス変化検出回路を備え、
前記インダクタンス変化検出回路は、前記ダイオードと前記コンデンサが直列に接続された状態で前記コイルに並列に接続されていると共に前記抵抗が前記コンデンサに並列に接続されており、
前記制動板が前記ブレーキパッドにバネ付勢により押し付けられてブレーキが作用して前記モータの回転を規制しているとき、前記パルス電圧供給部から前記ダイオードと逆方向のパルス電圧が前記コイルに対して定周期で印加され、このとき検出される前記コンデンサ間の電圧に基づいて前記コイルのインダクタンスの減少が検出され、前記ブレーキパッドの摩耗が検出されるようになっていることを特徴とするブレーキパッド摩耗検出装置。
請求項３に記載のブレーキパッド摩耗検出装置において、前記ブレーキ付きモータは射出成形機に設けられているブレーキ付きモータであることを特徴とするブレーキパッド摩耗検出装置。
請求項３に記載のブレーキパッド摩耗検出装置において、前記ブレーキ付きモータは竪型射出成形機の型盤を型開閉する型開閉用モータであり、該型開閉用モータにおける前記ブレーキパッドの摩耗を検出することを特徴とするブレーキパッド摩耗検出装置。