| 【発明の名称】 |
集電ブラシ及び集電ブラシの摩耗検出装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】松栄 豊和
【住所又は居所】東京都千代田区大手町一丁目６番１号 日立電線株式会社内
【氏名】小圷 弘美
【住所又は居所】東京都千代田区大手町一丁目６番１号 日立電線株式会社内
【氏名】菊地 正年
【住所又は居所】茨城県日立市日高町４丁目１２番１号 日立電線機器株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】危険な点検作業を行うことなく、ブラシ本体が所定の摩耗量に達したことを正確に検出できる集電ブラシ及び集電ブラシの摩耗検出装置を提供する。
【解決手段】トロリー線Ｔの導体Ｄに接触摺動し、移動機器の負荷に電力を供給するために集電するブラシ本体９を備えた集電ブラシ５において、上記ブラシ本体９に、その底面１５からブラシ本体９の使用上の摩耗限界位置Ｈまで貫通した穴部１６を形成し、絶縁電線１７の先端部の被覆を所定長さ剥がして導体１９を露出させ、その導体１９を絶縁材料でモールドして摩耗検知部２０を形成し、その摩耗検知部２０が上記摩耗限界位置Ｈに位置するように、上記絶縁電線１７を上記穴部１６内に挿入して固定したものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 トロリー線の導体に接触摺動し、移動機器の負荷に電力を供給するために集電するブラシ本体を備えた集電ブラシにおいて、上記ブラシ本体に、その底面からブラシ本体の使用上の摩耗限界位置まで貫通した穴部を形成し、絶縁電線の先端部の被覆を所定長さ剥がして導体を露出させ、その導体を絶縁材料でモールドして摩耗検知部を形成し、その摩耗検知部が上記摩耗限界位置に位置するように、上記絶縁電線を上記穴部内に挿入して固定したことを特徴とする集電ブラシ。
【請求項２】 上記絶縁電線を上記穴部内に挿入した後、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤あるいは銅粉のうち少なくとも一つを上記穴部内に充填して上記絶縁電線を穴部内に固定した請求項１記載の集電ブラシ。
【請求項３】 トロリー線の導体に接触摺動し、移動機器の負荷に電力を供給するために集電するブラシ本体を備えた集電ブラシの摩耗検出装置において、上記集電ブラシのブラシ本体に、その底面からブラシ本体の使用上の摩耗限界位置まで貫通した穴部を形成すると共に、絶縁電線の先端部の被覆を所定長さ剥がして導体を露出させ、その導体を絶縁材料でモールドして摩耗検知部を形成し、その摩耗検知部が上記摩耗限界位置に位置するように、上記絶縁電線を上記穴部内に挿入して固定し、上記絶縁電線の後端部に、電圧検出手段を接続すると共に、その電圧検出手段に警報手段を接続し、上記ブラシ本体が摩耗限界位置まで摩耗して上記トロリー線の導体と上記摩耗検知部の導体とが短絡したときに、上記電圧検出手段を介して上記警報手段により報知することを特徴とする集電ブラシの摩耗検出装置。
【請求項４】 上記警報手段が、ランプ、パトライト及びブザーのうち何れか一つ、あるいはそれらの併用である請求項３記載の集電ブラシの摩耗検出装置。
【請求項５】 上記警報手段を上記電圧検出手段から離れた位置に設け、上記電圧検出手段は、上記トロリー線の導体と上記摩耗検知部の導体とが短絡すると、上記警報手段に信号を送信する無線手段を備えた請求項３又は４記載の集電ブラシの摩耗検出装置。
【請求項６】 ３相電源を上記移動機器に供給すべく、３本のトロリー線の導体にそれぞれ上記ブラシ本体が接触集電し、上記電圧検出手段は、上記絶縁電線の後端部と、その絶縁電線が固定された集電ブラシとは異なる相の電源とを接続する請求項３〜５いずれか記載の集電ブラシの摩耗検出装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クレーン、ホイストなどの移動機器に電力を供給するトロリー線の導体に接触、摺動して集電する集電ブラシ及び集電ブラシの摩耗検出装置に係り、特に、点検作業を行うことなく、集電ブラシのブラシ本体が摩耗限界まで摩耗したことを正確に検出できる集電ブラシ及び集電ブラシの摩耗検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】クレーン、ホイストなどの移動機器に電力を供給するために裸トロリー線や絶縁トロリー線が広く用いられている。例えば、図９に断面図の一例を示すように、絶縁トロリー線Ｔは、銅などの導電金属からなる導体Ｄに接触集電のための開口部Ａを除いて絶縁被覆Ｉを設けたものである。この絶縁トロリー線Ｔを一定間隔ごとにハンガー（図示せず）で支持してクレーン、ホイストなどの移動機器の走行路に沿って平行に布設し、コレクタを介して移動機器へと電力を供給する。
【０００３】図１１に示すように、コレクタＣ’は移動機器に設けられたコレクタ牽引用の角棒（支持棒）４１に、取付金具４２を介して起伏自在に取り付けられたアーム４４と、そのアーム４４の先端部にピン４６を介して揺動可能に取り付けられた集電ブラシ４５とを備えている。
【０００４】集電ブラシ４５は、絶縁部材からなるブラシホルダ４７と、ブラシホルダ４７内に支持され、カーボン、銅などの燒結合金からなるブラシ本体４９とを備えている。ブラシ本体４９にはリード線５０が接続されており、このリード線５０が外部に引き出され、端子台（図示せず）などを介してモーター等、移動機器の負荷に接続される。このブラシ本体４９が、図９に示したようなトロリー線Ｔの導体Ｄと接触摺動して集電し、リード線５０を介して移動機器へと電力を供給するのである。
【０００５】アーム４４の先端部と取付金具４２との間は引張バネ５１で結ばれており、この引張バネ５１の付勢力によってアーム４４が上方向に引っ張られ、ブラシ本体４９が絶縁トロリー線Ｔの導体Ｄに押し付けられるようになっている。
【０００６】ブラシ本体４９は、図１０に示すように、その上面、即ち、導体Ｄとの摺動部５２が絶縁トロリー線Ｔの導体Ｄに適合する形状になっている。また、ブラシ本体４９の側面部には雌ネジ部５３が形成されており、図１１に示すリード線５０をネジにて接続できるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、集電はトロリー線Ｔの導体ＤとコレクタＣ’のブラシ本体４９とが接触摺動することにより実現されるので、当然、使用に伴い導体Ｄ及びブラシ本体４９が摩耗していく。通常、ブラシ本体４９の材質の方がトロリー線Ｔの導体Ｄの材質よりも柔らかく設定されており、ブラシ本体４９の摩耗の方が導体Ｄの摩耗よりも大きくなる。
【０００８】そこで従来、図１０に示すように、ブラシ本体４９の側面部に、その上面（摺動部）５２からブラシ本体４９の使用上の摩耗限界位置Ｈまで延びる凹部５４を形成し、この凹部５４がなくなるまでブラシ本体４９が摩耗した場合、摩耗限界に達したと判断して交換作業を行うようにしていた。即ち、従来は、ブラシ本体４９の点検を定期的に実施して、ブラシ本体４９が摩耗限界に達したかどうかを確認していたのである。
【０００９】ところが、一般的にトロリー線ＴおよびコレクタＣ’は高所に取り付けてあることが多く、ブラシ本体４９の点検は危険が伴う煩わしい作業となる。また、点検を怠るとブラシ本体４９が摩耗しすぎたのに気付かず、本来の集電能力を発揮することができなくなるばかりか、偏摩耗の進行、トロリー線Ｔへの損傷、走行中のブラシ本体４９の脱線などを引き起こす原因となる。
【００１０】そこで、実公昭５４−１６８７号の公報に開示されているように、ブラシ本体が摩耗限界まで摩耗したことを自動的に検出して、それを報知する装置が開発されている。
【００１１】この装置は、図１２に示すように、ブラシ本体４９の両側部において、ブラシ本体４９の摩耗限界位置Ｈと同じ高さに補助極５５を配置し、その補助極５５にランプなどの警報装置５６を接続したものである。ブラシ本体４９が摩耗限界位置Ｈまで摩耗すると、トロリー線の導体Ｄと補助極５５とが接触して短絡し、警報装置５６がそれを報知する。
【００１２】ところが、この装置では補助極５５がブラシ本体４９から距離を隔てた位置に配置されているため、ブラシ本体４９の摩耗を正確に検出することができないという問題があった。具体的には、例えば、トロリー線が上下に起伏していた場合、ブラシ本体４９が摩耗限界まで摩耗しているにも関わらず、トロリー線の導体Ｄと補助極５５とが接触しなかったり、逆に、ブラシ本体４９がまだ摩耗限界まで摩耗していないのにトロリー線の導体Ｄと補助極５５とが接触してしまう可能性があった。また、トロリー線が左右（紙面前後方向）に湾曲していた場合、補助極５５がトロリー線の導体Ｄの真下からずれてしまい、ブラシ本体４９が摩耗限界まで摩耗してもトロリー線の導体Ｄと補助極５５とが接触しない可能性もあった。
【００１３】更に、集電ブラシ４５がピン４６を中心に揺動した場合（図１１参照）、ブラシ本体４９が摩耗限界まで摩耗していないのに、トロリー線の導体Ｄと補助極５５とが接触してしまう可能性もある。
【００１４】要するに、従来の集電ブラシの摩耗検出装置では、ブラシ本体が摩耗限界に達した時期を正確に検出できないという問題があったのである。
【００１５】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、危険な点検作業を行うことなく、ブラシ本体が所定の摩耗量に達したことを正確に検出できる集電ブラシ及び集電ブラシの摩耗検出装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明は、トロリー線の導体に接触摺動し、移動機器の負荷に電力を供給するために集電するブラシ本体を備えた集電ブラシにおいて、上記ブラシ本体に、その底面からブラシ本体の使用上の摩耗限界位置まで貫通した穴部を形成し、絶縁電線の先端部の被覆を所定長さ剥がして導体を露出させ、その導体を絶縁材料でモールドして摩耗検知部を形成し、その摩耗検知部が上記摩耗限界位置に位置するように、上記絶縁電線を上記穴部内に挿入して固定したものである。
【００１７】ここで、上記絶縁電線を上記穴部内に挿入した後、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤あるいは銅粉のうち少なくとも一つを上記穴部内に充填して上記絶縁電線を穴部内に固定することが好ましい。
【００１８】更に本発明は、トロリー線の導体に接触摺動し、移動機器の負荷に電力を供給するために集電するブラシ本体を備えた集電ブラシの摩耗検出装置において、上記集電ブラシのブラシ本体に、その底面からブラシ本体の使用上の摩耗限界位置まで貫通した穴部を形成すると共に、絶縁電線の先端部の被覆を所定長さ剥がして導体を露出させ、その導体を絶縁材料でモールドして摩耗検知部を形成し、その摩耗検知部が上記摩耗限界位置に位置するように、上記絶縁電線を上記穴部内に挿入して固定し、上記絶縁電線の後端部に、電圧検出手段を接続すると共に、その電圧検出手段に警報手段を接続し、上記ブラシ本体が摩耗限界位置まで摩耗して上記トロリー線の導体と上記摩耗検知部の導体とが短絡したときに、上記電圧検出手段を介して上記警報手段により報知するものである。
【００１９】ここで、上記警報手段は、ランプ、パトライト及びブザーのうち何れか一つ、あるいはそれらの併用であっても良い。
【００２０】また、上記警報手段を上記電圧検出手段から離れた位置に設け、上記電圧検出手段は、上記トロリー線の導体と上記摩耗検知部の導体とが短絡すると、上記警報手段に信号を送信する無線手段を備えるようにしても良い。
【００２１】また、３相電源を上記移動機器に供給すべく、３本のトロリー線の導体にそれぞれ上記ブラシ本体が接触集電し、上記電圧検出手段は、上記絶縁電線の後端部と、その絶縁電線が固定された集電ブラシとは異なる相の電源とを接続するようにしても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】まず、図５を用いて、本実施形態の集電ブラシが取り付けられるコレクタの全体構成を説明する。
【００２４】コレクタＣは、図１１に示したコレクタＣ’と同様の構成であり、移動機器に設けられたコレクタ牽引用の角棒（支持棒）１に、取付金具２を介して起伏自在、かつ軸３周りに旋回自在に取り付けられたアーム４を備え、そのアーム４の先端部に本実施形態の集電ブラシ５がピン６を介して揺動可能に取り付けられる。集電ブラシ５は、絶縁部材からなるブラシホルダ７と、ブラシホルダ７内に支持されたブラシ本体９とを備えている。ブラシ本体９にはリード線１０が接続されており、このリード線１０が外部に引き出され、端子台（図示せず）などを介してモーター等、移動機器の負荷に接続されている。アーム４の先端部と取付金具２との間は引張バネ１１で結ばれており、この引張バネ１１の付勢力によってアーム４が上方向に引っ張られ、集電ブラシ５のブラシ本体９の上面が、図９に示した絶縁トロリー線Ｔの導体Ｄに押し付けられるようになっている。ブラシ本体９がトロリー線Ｔの導体Ｄと接触摺動して集電し、リード線１０を介して移動機器へと電力を供給する。
【００２５】さて、図１〜図３を用いて、本実施形態に係る集電ブラシ５のブラシ本体９について詳述する。
【００２６】ブラシ本体９は銅系燒結合金からなり、その上面（摺動部）１２は、図９に示したようなトロリー線Ｔの導体Ｄに適合する形状となっている。また、ブラシ本体９の側面部には上記リード線１０を接続するための雌ネジ部１３が形成されている。なお、図１（ｂ）において、ブラシ本体９の側面部に、上面（摺動部）１２からブラシ本体９の使用上の摩耗限界位置Ｈまで延びる凹部１４が示されているが、これは、本実施形態が、図１０に示した従来のブラシ本体４９に改良を加えたものとして示されているからであり、本発明に必ず必要とされるものではない。
【００２７】図３に示すように、ブラシ本体９には、その底面１５からブラシ本体９の使用上の摩耗限界位置Ｈまで貫通した穴部１６が二つ設けられている。穴部１６の数は二つに限定されず、一つあるいは三つ以上設けるようにしても良い。
【００２８】各穴部１６にはそれぞれ、絶縁被覆で覆われた絶縁電線１７が挿入されている。絶縁電線１７は、図４に拡大して示すように、その先端部の被覆が所定長さ剥がされて導体１９が露出しており、その導体１９が熱可逆性の樹脂でモールド絶縁されて摩耗検知部２０が形成されている。
【００２９】この絶縁電線１７が、ブラシ本体９の底面１５から穴部１６内に挿入されており、絶縁電線１７の先端部の摩耗検知部２０は摩耗限界位置Ｈと同じ高さに位置する。絶縁電線１７が穴部１６内に挿入された後、穴部１６内に、熱可逆性樹脂、熱硬化性樹脂、接着剤あるいは銅粉などの固定材料２１が充填され、絶縁電線１７が穴部１６内に固定される。絶縁電線１７の先端部の導体１９はモールド絶縁されているので、ブラシ本体９と絶縁電線１７の導体１９とで短絡することはない。
【００３０】図５に示すように、ブラシ本体９から外部に引き出された二本の絶縁電線１７は、アーム４の動きを阻害しないように、たるみを持たせて、リード線１０と一まとめにして取付金具２に固定されている。
【００３１】次に、このブラシ本体９の摩耗を自動的に検出するための摩耗検出装置について図６を用いて説明する。
【００３２】本実施形態では、移動機器に電力を供給する電源が３相電源であり、トロリー線の導体Ｄ及びそれに接触摺動して集電するブラシ本体９はそれぞれ三つずつ設けられる。各ブラシ本体９ｕ，９ｖ，９ｗには摩耗検知部２０を先端部に備えた絶縁電線１７が二本ずつ埋め込まれており、各ブラシ本体９ｕ，９ｖ，９ｗに埋め込まれた２本の絶縁電線１７の後端側はそれぞれ１本に接続される。そして、一本に接続された絶縁電線１７の後端部と、その絶縁電線１７が固定されたブラシ本体９（集電ブラシ）とは異なる相の電源（ブラシ本体９がＵ相の場合はＶ相、Ｖ相の場合はＷ相、Ｗ相の場合はＵ相）とが、電圧検出手段としての電線２３ｕ，２３ｖ，２３ｗによって接続されている。より具体的には、各絶縁電線１７の後端部が、電圧検出手段２３ｕ，２３ｖ，２３ｗを介して、異なる相のブラシ本体９のリード線１０ｕ，１０ｖ，１０ｗに接続されている。
【００３３】電圧検出手段２３ｕ，２３ｖ，２３ｗにはそれぞれ、電圧検出手段２３ｕ，２３ｖ，２３ｗに電流が流れたときに、それを報知する警報手段２５ｕ，２５ｖ，２５ｗが接続されている。本実施形態では、警報手段２５ｕ，２５ｖ，２５ｗはトロリー線の定格電圧に耐えうるランプからなる。
【００３４】なお、図中２４は端子台である。
【００３５】図７を用いてこの摩耗検出装置の作用を説明する。
【００３６】図７は各ブラシ本体９ｕ，９ｖ，９ｗにおける２つの摩耗検知部２０と、絶縁トロリー線の導体Ｄとを、それぞれ１つのスイッチ２６ｕ，２６ｖ，２６ｗとしてみた場合の等価回路図である。
【００３７】何れかの相のブラシ本体９がトロリー線の導体Ｄと接触摺動することによって摩耗し、その摩耗量が摩耗限界位置Ｈまで達すると、絶縁電線１７の摩耗検知部２０のモールド部も摩耗して、その導体１９が露出し、トロリー線の導体Ｄと絶縁電線１７の導体１９とが短絡する。例えば、Ｕ相のブラシ本体９が摩耗して絶縁電線１７の導体１９とトロリー線の導体Ｄとが短絡した場合、スイッチ２６ｕがＯＮされることになり、ランプ２５ｕがＵ相とＶ相に接続されて点灯する。同様に、他の相のブラシ本体９が摩耗限界位置Ｈまで摩耗すれば、その相のランプ２５が点灯することになる。
【００３８】従って、各ランプ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗをそれぞれのコレクタＣの近傍に配置しておけば、どのコレクタＣのブラシ本体９が摩耗限界に達したかが視覚的に確認できる。このとき、各ランプ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗを、それぞれのコレクタＣの近傍で下向きに配置すれば、高所に取り付けられたコレクタＣに対しても、地上から容易かつ安全にブラシ本体９の摩耗限界への到達有無を確認できる。即ち、本発明によれば、高所での危険で煩わしい点検作業を行うことなく、ブラシ本体９が摩耗限界に達したことを容易に確認できる。
【００３９】また、本発明では摩耗検知部２０がブラシ本体９の内部に一体的に埋め込まれているため、トロリー線２２が上下に起伏していたり、トロリー線２２が左右に湾曲していた場合であっても、ブラシ本体９が摩耗限界まで摩耗すればトロリー線の導体Ｄと摩耗検知部２０の導体１９とが確実に接触する。また、集電ブラシ５が揺動したとしても、ブラシ本体９が摩耗限界に達していなければ、摩耗検知部２０の導体１９とトロリー線の導体Ｄとが接触することはない。従って本発明によれば、ブラシ本体９が摩耗限界に到達した時期を正確に検知できる。
【００４０】図８を用いて他の実施形態を説明する。
【００４１】図８に示した形態は、警報手段としてランプ３０とブザー３１とを併用したものである。具体的には、ランプ３０ｕ，３０ｖ，３０ｗと直列にリレー３２ｕ，３２ｖ，３２ｗのコイル部３３ｕ，３３ｖ，３３ｗを結線し、かつリレー３２ｕ，３２ｖ，３２ｗの接点部３５ｕ，３５ｖ，３５ｗに、交流電源３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとブザー３１ｕ，３１ｖ，３１ｗとを接続したものである。この場合には、各リレー３２ｕ，３２ｖ，３２ｗはコレクタＣの近傍に配置する必要はなく、移動機器の内部などに設けることもできる。
【００４２】例えば、Ｕ相においてブラシ本体９が摩耗限界位置Ｈまで摩耗して摩耗検知部２０の導体１９とトロリー線の導体Ｄとが短絡した場合、スイッチ２６ｕがＯＮされてランプ３０ｕとリレー３２ｕのコイル部３３ｕがＵ相及びＶ相と接続されることになる。その結果、ランプ３０ｕが点灯すると共に、リレー３２ｕのコイル部３３ｕが励磁され、接点部３５ｕが閉じる。これによって、交流電源３６ｕに接続されたブザー３１ｕに通電して鳴動する。このように、ランプ３０ｕとブザー３１ｕとを併用すれば、周囲の作業者がランプ３０に注意をはらっていなくても、音により摩耗を確実に報知することができる。そして、どの相のブラシ本体９の摩耗であるかはランプ３０の点灯から知ることができる。
【００４３】このように、警報手段はランプに限定されず、パトライトやブザー、あるいはそれらの併用など、様々な手段が適用できる。
【００４４】更に、警報手段を、電圧検出手段２３とは別々に離れた位置に設け、トロリー線の導体Ｄと摩耗検知部２０の導体１９とが短絡したときに、電圧検出手段２３に設けた図示しない無線手段によって警報手段に信号を送信するようにすれば、地上の監視盤など、離れた場所で摩耗限界到達の遠隔管理を行うことができる。
【００４５】また、図８ではリレーの接点をａ接点として示したが、ｂ接点あるいはｃ接点としてもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、高所での危険のともなう、煩わしい点検作業を行うことなく、ブラシ本体の摩耗による交換時期を確実に検出することができる。また、ランプなど視覚的な警報手段の他にリレーを介したブザーなどを使用すれば、周囲の作業者が注意をはらっていなかったとしても確実に摩耗の警報を報知することが可能であり、加えて無線による遠隔監視なども可能になることから、点検、管理の大幅な省力化を図ることが可能である。また、摩耗検知部がブラシ本体に埋め込まれているため、ブラシ本体の摩耗時期を正確に検出できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１２０
【氏名又は名称】日立電線株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区大手町一丁目６番１号
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| 【出願日】 |
平成１４年２月８日（２００２．２．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０２１
【弁理士】
【氏名又は名称】絹谷 信雄
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２３５１０２（Ｐ２００３−２３５１０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年８月２２日（２００３．８．２２） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−３２５９１（Ｐ２００２−３２５９１） |
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