JPH041576B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の検出された電圧入力を指示回
路から隔離するインターフエース電気回路、特に
ブラシ摩耗指示回路と複数のブラシ摩耗センサと
の間に用いるインターフエース回路に関する。

ブラシを有する回転電気機械ではその作動中に
ブラシの摩耗が生じるので、所定度合のブラシ摩
耗が生じたかどうか監視して信号を発生するため
に種々のセンサ装置および指示回路を使用するこ
とは、本発明以前から周知である。多数の異なる
タイプのブラシ摩耗指示装置が、例えば、米国特
許出願第183920号（1980年９月４日出願）に開示
されている。さらに、多数の従来のブラシ摩耗指
示装置が上記特許出願中に引用されている幾つか
の特許に記載されてりる。従来の周知のブラシ摩
耗指示用センサ装置の具体例を、本発明の説明と
関連して以下に示す。

従来技術で知られている多数の異なるタイプの
指示装置のほかに、これらのブラシ摩耗指示装置
と共に用いるのに特に適している多数の異なる形
式の指示またはアラーム回路が存在している。こ
のような回路の幾つかが、例えば米国特許第
3523288号（1970年８月４日発行）に示されてい
る。この特許に記載されているように、通常オン
または通常オフの指示アラーム手段を設け、この
アラーム手段を、監視されているブラシ所定度合
の摩耗が生じたことに応答して、１つの状態から
他の状態に切換えるようにしたブラシ摩耗指示回
路を構成することは一般によく知られている。

また米国特許第4024525号（1977年５月17日発
行）に開示されたブラシ摩耗指示回路では、複数
のブラシに生じている摩耗を同時に監視するとと
もに、１つの信号指示灯を作動またはアラーム信
号を発生することにより１個以上のブラシに所定
度合の摩耗が発生していることを指示している。
指示灯の選択的作動は、ブラシ摩耗センサ・プロ
ーブと指示灯との間に接続された制御回路によつ
て制御されている。

現在知られているブラシ摩耗指示装置および関
連した指示アラームまたは信号回路を用いた場合
に遭遇する共通の問題は、指示回路に伝送される
入力信号が多くの場合信頼できないか、または望
ましくないほどの広い範囲の振幅を持つ入力電圧
を含むことである。その上、多くの従来のブラシ
摩耗指示装置は、監視されているブラシに流れる
電流を利用するという性質により制約を受ける。
そのようなブラシ電流は、ブラシがかなり摩耗し
て、そのブラシが設置されている整流子との接触
が不均一になつたとき、かなり不規則に変動する
ことが多い。さらに、監視されているブラシの電
圧を用いて指示信号を発生するブラシ摩耗指示回
路では、ブラシ摩耗センサと指示回路との間の結
合回路中の電圧感応要素、または指示信号手段自
体が、監視されているブラシに生じる高電圧のピ
ークにより損傷を受ける恐れがある。従来のブラ
シ摩耗指示装置および回路に共通なこれらの問題
に鑑みて、ブラシ摩耗センサ装置とブラシ摩耗指
示回路との間に用いるのに適当なインターフエー
ス回路を設けて、上記問題のいくつかを回避する
ように新規なブラシ摩耗指示システムを製造する
ため又は現存のブラシ摩耗指示システムを改良す
るための効率および信頼性の高い手段を提供する
ことが望ましい。

従つて本発明の主たる目的は、複数のブラシ摩
耗センサと１つのアラームを有する指示回路との
間に用いるのに適した、従来のブラシ摩耗指示装
置および関連回路の上述した問題を回避できるイ
ンターフエース回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、複数のブラシ摩耗センサ
と指示回路との間に使用されるインターフエース
回路を提供して、センサ装置により監視されてい
るブラシに生じることのある損傷を起すような電
圧サージから、指示回路を効果的に隔離すること
にある。

本発明のさらに他の目的は、種々の異なるブラ
シ摩耗センサ装置および種々の異なる指示アラー
ム回路と共に使用するのに有用なインターフエー
ス回路を設けて、適当に接続されたブラシ摩耗指
示装置の任意の入力からアラーム回路の任意の１
つを安全に且つ信頼性よ作動する手段を提供する
ことにある。

本発明のさらに他の目的は、インターフエース
回路に入力信号を供給する複数のブラシ摩耗セン
サの内の１つ又はそれ以上のセンサに応じた指示
状態に信号をラツチ（保持）するように動作する
インターフエース回路を提供することにある。回
路のラツチ特性は、ブラシ摩耗センサにより監視
されているブラシに電力が供給されているか又は
該ブラシから切離されるかどうかには無関係であ
る。

本発明のさらに別の目的および利点は、添付図
面と関連した以下の説明から明らかになるであろ
う。

本発明の好適例によるインターフエース回路
は、直流モータのような回転電気機械のブラシに
作動的に付設された、複数のブラシ摩耗指示装置
の内の１つの以上からの入力信号に応答して、単
一のアラーム回路を付勢するのに有効である。イ
ンターフエース回路は光結合アイソレータを含
み、該光結合アイソレータはその出力が指示アラ
ーム回路に接続され、入力が複数の入力接続点を
有するダイオードブリツジ回路の出力に接続され
ている。ダイオードブリツジの入力接続点の内の
２つはそれぞれブラシ摩耗センサに接続され、他
の１つの入力接続点は抵抗ブリツジの電圧中間点
に接続されている。抵抗ブリツジはブラシ摩耗セ
ンサにより監視されている１対のブラシと直列接
続される接続点を含む。このインターフエース回
路は、ブラシ摩耗センサのいずれか一方または両
方により、センサ装置と関連したブラシのいずれ
か一方または両方に所定度合の摩耗が生じること
に対応して発生または送信される信号に応答し
て、指示回路の単一のアラームを作動するように
動作する。アラームは、ひとたび作動されると、
「オン」にラツチされ、摩耗指示装置により監視
されているブラシから電力を切離しても、作動状
態に留まる。追加のブラシ摩耗センサも容易に付
設でき、追加する各センサ毎に１対のダイオード
をダイオードブリツジに付加し、追加したセンサ
を該ダイオードの中間点に接続すればよい。

本発明の好適例を添付図面を参照しながら説明
する。図面には、本発明に従つて構成されたイン
ターフエース回路１を鎖線で囲んで示してある。
本発明の理解を容易にするために、インターフエ
ース回路１は、直流モータ２および指示回路３に
対して作動関係に配置されるものとして示してあ
る。図示の構成では、インターフエース回路１
は、モータ２と各ブラシと作動関係で装着された
ブラシ摩耗センサからの信号を伝送して、指示回
路３のアラーム、例えば信号灯を作動するように
動作する。

多数の異なるタイプの回転電気機械および関連
する通電ブラシを本発明のインターフエース回路
１と組合せて用いることが出来ることは明らかで
あろう。同様に、種々の異なる形態の指示回路
（例えば回路３）が本発明のインターフエース回
路と組合せて用いるこが出来る。従つて、モータ
２およびその関連する制御装置、電源およびブラ
シ摩耗センサは図面に簡略化して示してあり、指
示回路３も同様に簡略化して示してある。当業者
であれば、本発明のインターフエース回路と組合
せて、ここに具体的に記載するものの代りに別の
タイプの回路や装置を使用できることが理解でき
るであろう。第１図に示すように、直流モータ２
は１対の通常の炭素組成物の通電ブラシ４および
５を有する普通の電気モータによりなり、通電ブ
ラシ４および５は電池として記号表示されている
適当な直流電源６に作動的に接続されている。適
当な慣用のモータ制御手段７をこの直列回路に挿
入して周知のタイプの簡単な直流モータ回路を完
成する。

１対のブラシ摩耗センサ８および８′はモータ
のブラシ４および５と関連して装着され、一方又
は両方のブラシが所定度合まで摩耗したことに応
答して電気信号を発生または送信する手段を構成
する。ブラシ摩耗センサ８および８′を同一形態
とするのが好ましいが、標準化による経済性や簡
単なメインテナンスおよび操作以外の目的で、本
発明を特定の用途に適用する際には、異なる形態
のセンサを使用できることが理解されよう。ここ
で説明する本発明の実施例では、ブラシ摩耗セン
サはそれぞれ、関連するブラシの長さ方向軸線に
ほゞ平行に該ブラシのに埋め込んだ絶縁導体を有
する。動作時には、ブラシが所定の度合まで摩耗
すると、埋設された導体のまわりの絶縁体がブラ
シの摩耗に伴つて磨りへるので、埋設された導体
の最内側端は直流モータ２の整流子と導電関係に
なる。このような所定度合のブラシの摩耗が生じ
ると、信号電流が埋設された導体に流れるように
なり、この信号電流は埋設された導体から関連す
るブラシ摩耗センサ８または８′によりインター
フエース回路１に送られる。

インターフエース回路１の特徴を説明する前
に、図面に簡単化して示す指示回路３について簡
単に説明する。図示の形態の指示回路３では、ア
ラームランプ９が手動スイツチ１０および二次電
源１１と直列に電気接続されており、二次電源１
１はランプ９と直列の閉ループ関係に接続された
とき、ランプ９を点灯するように作用する。指示
回路３用の指示アラームはランプである必要はな
く、警笛、ベルまたは他の慣用形式の信号表示器
とすることが出来る。これら表示器の作動は、後
で詳述する指示回路３を作動する場合と動じ態様
でインターフエース回路１の動作によつて決める
ことができる。

当業者には、指示回路３が必ずしもスイツチ１
０のようなスイツチや、電池１１のような補助電
源を含んでいる必要はなく、用途によつては本発
明のインターフエース回路１と共働する適当な指
示アラームを設け得ることは明らかであろう。し
かし、図示の形態の指示回路３は、本発明の利点
を説明しやすいので、本発明の理解に役立つ。指
示回路に用いて、監視されている機械の整流子電
流から導き出された電力により付勢される指示信
号を発することができるか、または監視されてい
る機械とは完全に分離された別の電源により指示
回路を作動できることである。さらに、指示アラ
ームにそのような別の電源を用いた場合、ブラシ
摩耗センサいずれかからの入力信号でSCR１
５″が導通されると、このSCR１５″の保持作用
によりアラームは作動状態に留まる。

以上でモータ２および関連するブラシ摩耗セン
サ８，８′および他の比較的慣用されているモー
タ制御回路について説明し、また適当な簡単な指
示回路３について説明し終つたので本発明のイン
ターフエース回路１の好適な回路構成例を説明す
る。

図面に示す形態のインターフエース回路１は、
抵抗ブリツジ回路１２を具え、このブリツジ回路
は第１抵抗１２′、第２抵抗１２″および中間電圧
接続点１２Ｃを含む。普通のダイオードブリツジ
回路１３は複数の入力接続点１３Ｃ、１３C′およ
び１３C″および１対の出力接続点１３Ａおよび
１３Ｂを有し、図示のように６個のダイオード１
４Ａ〜１４Ｆが１対の出力接続点１３Ａ，１３Ｂ
と３つの入力接続点１３Ｃ，，１３C′，１３C″と
の間に接続されている。ここで回路１には追加の
ブラシ摩耗センサを簡単に付設できることを認識
すべきである。即ち追加のセンサごとに１対の追
加ダイオード（図示せず）を、図示のダイオード
対と同様に接続点１３Ａおよび１３Ｂ間に接続す
ることにより簡単にセンサを付設できる。勿論、
追加のダイオード対の間の導線の中間点から１３
C′および１３C″で示すものと同様に適当な接続
を行う。このような変更を加えれば、回路１を用
いて単一の機械の４個、６個またはそれ以上のブ
ラシを監視したり、幾つかの別々の機械のブラシ
を監視することができる。

最後にインターフエース回路１は光結合アイソ
レータ１５を含む。アイソレータ１５の入力端子
１５Ａおよび１５Ｂはダイオードブリツジの出力
接続点１３Ａおよび１３Ｂにそれぞれ電気接続さ
れている。図示のように、適当な限流手段、例え
ば抵抗１６をアイソレータの入力端子１５Ａおよ
び１５Ｂと直列接続して、アイソレータの素子を
過電流破壊から保護する。勿論、別の実施例とし
て、抵抗１６の代りに電界効果ダイオードまたは
他の適当な定電流装置を用いて、所望の限流機能
を得ることができる。アイソレータ１５の出力端
子１５Ｃおよび１５Ｄは適当な関連する指示手段
に電気接続されて信号を後者を伝送する。図示例
では指示回路３がこれら出力端子１５Ｃおよび１
５Ｄに接続され、光結合アイソレータ１５の動作
に応動する。

本発明のインターフエース回路１には、図示の
特定型式のアイソレータ１５の代りに、多数の適
当な市販のアイソレータのうち任意のものを使用
できることを理解すべきである。しかし、本発明
の好適例では、アイソレータ１５はゼネラル・エ
レクトリツク社から商品名GE H11C3にて商業経
路で入手できる型式のアイソレータであつてよ
い。このようなアイソレータは、図示のように、
発光ダイオード１５′がSCR１５″に作動関係で
取付けられたものである。アイソレータ１５の
SCR１５″の付勢感度を制御するために、図示の
ようにバイアス抵抗１７をアイソレータ１５の出
力回路に電気接続する。

本発明のインターフエース回路１は他の装置と
色々に組合せて所望の用途に用いることができる
が、図示の本発明の好適例においては、インター
フエース回路１は直流モータ２およびその関連す
る１対のブラスシ摩耗センサ８，８′と組合せて
接続されて、モータ２のブラシ４および５が抵抗
ブリツジ１２と直列に接続され、これによりブラ
シ４および５からの中間点電圧が中間点電圧接続
点１２Ｃに現われ、ダイオードブリツジ１３の入
力接続点１３Ｃに印加される。ブラシ摩耗センサ
８および８′は、ブラシ摩耗センサのいずれか一
方または両方（８および８′）が関係するブラシ
（４または５）の所定の摩耗度を検知したとき、
信号を２つの他の入力接続点１３C′およ１３
C″にそれぞれ送るように接続されている。この
好ましい組合せには直流電源６が含まれており、
直流電源６はモータ制御手段７、並びにブラシ４
および５を介してモータに作動的に接続されてい
る。

最後に、図示の本発明の好適な組合せには指示
回路３が含まれ、この指示回路３のアラーム９、
例えば電灯またはグローランプが光結合アイソレ
ータ１５の出力端子１５Ｃおよび１５Ｄと直列に
接続されている。前述したように、本発明のこの
形態では、電池１１の形態の補助直流電源が手動
スイツチ１０および指示ランプ９と直列に電気接
続されており、従つて、指示ランプ９は光結合ア
イソレータ１５の動作に応じて作動する。即ち、
アイソレータ１５が作動されて電池およびアラー
ム回路を閉じて直列ループを形成したとき、アラ
ーム９に電力が供給される。勿論、手動スイツチ
１０（えば直流モータ２を装着した電池で作動さ
れるトラツク上の始動キースイツチとすることが
できる）は、直流モータ２を始動するときに閉じ
られて、指示回路３が動作できるような状態にす
る。

本発明のこの好適実施例の利点は、アイソレー
タ１５のSCR１５″がスイツチ１０を開くまで導
通状態に留まることである。従つて、ブラシ摩耗
センサ８または８′は、関連するブラシ４または
５いずれの上記所定度合の摩耗の発生を表わす信
号を、ダイオードブリツジ１３の接続点１３C′ま
たは１３C″いずれかに送信し続ける必要がない。
実際、アラーム９が作動された後、ブラシ４およ
び５から電力を切ることができ、その場合SCR
１５″は電池１１からアラーム９への電力を供給
し続ける。

センサ８および８′からの始動入力信号は、ブ
ラシ摩耗センサから送られた信号が、ダイオード
ブリツジ接続点１３C′および１３C″に到達した
時に、正負いずれかの極性であるかに関係なく、
指示アラーム９を作動させる。従つて、センサ８
または８′いずれか一方のみが所定度合のブラシ
摩耗を表わす信号を発生した場合でも、SCR１
５″が作動されてアラームランプ９は点灯し、オ
ペレータがアラーム信号を停止するまでランプは
点灯し続ける。オペレータによるアラームの停止
は、通常、摩耗ブラシを交換するときにスイツチ
１０を一時的に開くことによつて行われる。

上述した本発明の説明から、当業者であれば、
本発明の種々の別の形態や上述した好適実施例の
変更が本発明の要旨を逸脱せぬ範囲内で可能であ
ることが理解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるインターフエース回路と、
関連するブラシ摩耗センサ装置、複数のブラシを
有する直流モータおよび信号指示アラーム回路と
を示す回路図である。 １……インターフエース回路、２……直流モー
タ、３……指示回路、４，５……ブラシ、６……
直流電源、７……モータ制御手段、８，８′……
ブラシ摩耗センサ、９……アラームランプ、１０
……手動スイツチ、１１……補助直流電源、１２
……抵抗ブリツジ回路、１３……ダイオードブリ
ツジ回路、１５……光結合アイソレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各々関連するブラシに所定度合の摩耗が生じ
   たことに応答して電気信号を発生または送信する
   それぞれ別個に動作する複数のブラシ摩耗センサ
   とブラシ摩耗指示回路との間に用いるためのイン
   ターフエース回路において、少なくとも２つのブ
   ラシにそれぞれ接続された少なくとも２つの入力
   接続点を有すると共に中間点電圧接続点を有する
   抵抗ブリツジ回路と、複数個の入力接続点および
   １対の出力接続点を有するダイオードブリツジ回
   路であつて、１つの入力接続点が上記抵抗ブリツ
   ジの中間点電圧接続点に電気接続され、他の入力
   接続点がそれぞれ上記ブラシ摩耗センサの１つか
   らの信号を受けるように接続できるダイオードブ
   リツジ回路と、入力端子および出力端子を有する
   光結合アイソレータであつて、入力端子が上記ダ
   イオードブリツジの出力接続点にそれぞれ電気接
   続され、出力端子がこの光結合アイソレータの作
   動に応答して上記指示回路に信号を伝送するよう
   に電気接続できる光結合アイソレータとを具える
   ことを特徴とするインターフエース回路。 ２ バイアス抵抗を上記光結合アイソレータの出
   力回路に電気接続してアイソレータの作動感度を
   制御する特許請求の範囲第１項記載のインターフ
   エース回路。 ３ 限流手段を上記光結合アイソレータの入力端
   子に直列に電気接続した特許請求の範囲第２項記
   載のインターフエース回路。 ４ インターフエース回路が複数の通電ブラシを
   有する直流機械およびそれぞれ上記ブラシの１つ
   と関連して作動関係に装着された複数のブラシ摩
   耗センサと組合せて用いられ、上記ブラシが上記
   抵抗ブリツジと直列に接続され、上記センサは関
   連する各ブラシの所定度合の摩耗を検出したセン
   サのいずれか又は全部に応答して上記ダイオード
   ブリツジの他の入力接続点に信号を送信するよう
   に接続されている特許請求の範囲第１項記載のイ
   ンターフエース回路。 ５ 直流電源が上記機械を駆動するために上記ブ
   ラシに作動接続され、上記指示回路が上記光結合
   アイソレータの出力端子と直列に電気接続された
   アラームを具え、上記アラームが上記アイソレー
   タの作動に応答して動作してブラシの１個または
   全てに所定度合の摩耗が生じたことを指示する特
   許請求の範囲第４項記載のインターフエース回
   路。 ６ 補助直流電源が上記アラームと直列に電気接
   続され、上記アイソレータの作動によりアラーム
   を動作させるときアラームに電力を供給する特許
   請求の範囲第５項記載のインターフエース回路。 ７ 上記光結合アイソレータがSCRを含み、こ
   のSCRが補助電源からSCRへの電力供給を遮断
   するまで導通状態に保持されてアラームを動作さ
   せ続ける特許請求の範囲第６項記載のインターフ
   エース回路。