JP2005086971A - 電源自動接続器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源ラインから電力を供給される電気機器の着脱を行う場合に、その電気機器の着脱操作により、ＣＰＵや通信ボードを用いることなく、連動して電源ラインをオン／オフすることができ、かつスパークの発生を本質的に防止できる電源自動接続器を提供する。
【解決手段】 電気機器１を搭載した第１の装置２を電源ライン４を内蔵する第２の装置９に取付けまたは取外す際にその取付け／取外し動作により電源ラインをオン／オフする電源自動接続器１０。動作検出装置１４が、取付け動作により電気コネクタ１２が接続された後に取付け信号Ｓ１を出力し、取外し動作により電気コネクタが切断される前に取外し信号Ｓ０を出力する。電源接続器１６により、取付け信号Ｓ１と取外し信号Ｓ０に応じて、電源ライン４を通電状態または切断状態に切り替える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源ラインから電力を供給される電気機器の着脱と同時に、スパークを発生することなく電源ラインをオン／オフする電源自動接続器に関する。

通電状態にある電源ラインによる事故を防止するため、電源ラインを自動的にオン／オフする手段として、特許文献１〜４等が既に開示されている。

特許文献１の「電源遮断装置」は、動力電源系の組立て作業やメンテナンス作業中における短絡事故を防止するものであり、図５に示すように、保護カバー５４により保護可能なターミナル部５４ａ，５４ｂを介して複数のブロック回路に接続された共通の電源ラインを所定の異常時に遮断する電源遮断手段５２を有する電源遮断装置において、前記保護カバーの着脱に連動してオン／オフするスイッチ手段５４ｃと、前記電源遮断手段５２を駆動制御して前記スイッチ手段のオン時に前記電源ラインを導通状態にすると共に、該スイッチ手段のオフ時に前記電源ラインを遮断するブレーカドライブ手段５３とを設けたものである。

特許文献２の「作業台ユニット」は、図６に示すように、起伏等の作動が自在なビーム６１の先端に、着脱自在に取り付けられる作業台ユニット６２であって、バッテリと、このバッテリから供給される電力により作動する装置類と、作業台ユニット６２がビーム６１の先端に装着されたか否かを検出する装着検出手段６３，６４とを有し、この装着検出手段６３，６４は、作業台ユニット６２がビーム６１の先端に完全装着されていることを検出した場合にのみバッテリから装置類への電力供給を許容するものである。

特許文献３の「コンセント盤及び電源プラグ」は、コンセントＣ１，Ｃ２に接続されて通電状態にある電源プラグに触れるおそれを無くすことを目的とし、一面が開口する箱体内に、図７に示すように、回路遮断器ＲＢ１，ＲＢ２及び回路遮断器に接続されたコンセントＣ１，Ｃ２を収納し、箱体の開口面を蓋体により開閉自在に塞いでなるコンセント盤において、箱体に対して蓋体を閉じた状態で回路遮断器からコンセントまでの通電経路を閉成し、蓋体を開いた状態で前記通電経路を開成する通電経路開閉手段ＥＲ，ＳＷ１，ＳＷ２を備えたものである。

特許文献４の「便座・便蓋の開閉装置」は、図８に示すように、便座７４・便蓋７３が閉じる位置に到達するまでに強制的に閉じる方向・開ける方向へ回動されたときでも、駆動モータ７５ｆ，７５ｚや駆動手段７６を異常過負荷から保護するものであり、便座又は便蓋を開閉駆動するための駆動モータ７５ｆ，７５ｚと、駆動モータの駆動力を伝達する歯車列からなる駆動手段７６と、駆動手段を駆動制御するためのコンピュータ制御手段７７と、前記便座又は前記便蓋が開閉動作中に前記駆動手段に外部から作用する力を検知するための荷重検知手段７８と、を有し、
前記コンピュータ制御手段７７は、駆動手段７６が開閉駆動中に、駆動モータ７５ｆ，７５ｚへの通電を停止する通電停止制御を行うとともに、便座又は便蓋が閉じる位置に到達するまで、駆動モータ７５ｆ，７５ｚの端子間を短絡する端子短絡制御を行う一方、端子短絡制御が行われている間に、荷重検出手段７８の電気信号の論理状態が変化したときは、端子短絡制御を解除するものである。

特開平６−６９３３号公報 特開平１１−１５７８００号公報 特開２００２−１０１５０８号公報 特開２００３−７０６８６号公報

宇宙ステーション等において宇宙環境下で種々の試験を行うような場合、図４に模式的に示すように、ヒータ等の電気機器１を搭載した装置２（試験装置等）を、切り離しポイント３を介して電源ライン４に接続して電力を供給する。また、試験等の終了後は、ロボットアーム等により装置２を切り離しポイント３で切り離し、次の装置を接続する。
このように電源ラインから電力を供給される電気機器を着脱する場合、通電状態にある電源ライン４を切り離しポイント３で直接着脱すると、切り離しポイント３に設けられた接点３ａでスパーク（火花）が発生し、安全性が損なわれるばかりでなく電源や制御機器に悪影響を及ぼすおそれがある。

そのため、ヒータ等を搭載した装置２を電源ライン４から遠隔操作で切り離す場合には、その前に電源ライン４の切断も遠隔操作で行う必要があり、従来は図に示すように外部コマンド５を通信ボード６に入力し、ＣＰＵ７を介してヒータドライバ８にコマンド５を送り、ヒータドライバ８でヒータスイッチ８ａを開閉していた。また、逆に装置２を電源ライン４に遠隔操作で接続する場合にも、同様の操作を行っていた。

しかし、上述したように、ヒータ等を搭載した装置２を電源ライン４から遠隔操作で着脱する場合、以下の問題点があった。
（１）ＣＰＵや通信ボードを搭載しているため、これらの機器の故障により信頼性が低い。
（２）部品点数が多く、機構が複雑になり高価になる。
（３）宇宙船等のクルーがロボットアーム等で装置２を切り離しポイント３に着脱する操作と並行して、その直前又は直後にヒータスイッチ８ａをオン／オフする必要がある。そのため、コマンド５の発信をクルーが行う場合には、誤操作を起こしやすい。また、コマンド５の発信をロボットアーム等の動作と連動させるのは困難である。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、電源ラインから電力を供給される電気機器の着脱を行う場合に、その電気機器の着脱操作により、ＣＰＵや通信ボードを用いることなく、連動して電源ラインをオン／オフすることができ、かつスパークの発生を本質的に防止できる電源自動接続器を提供することにある。

本発明によれば、電気機器を搭載した第１の装置を電源ラインを内蔵する第２の装置に取付けまたは取外す際にその取付け／取外し動作により電源ラインをオン／オフする電源自動接続器であって、
前記取付け／取外し動作により、第２の装置の電源ラインを第１の装置の電気機器に着脱する電気コネクタと、
該電気コネクタの着脱に応じて、取付け信号Ｓ１または取外し信号Ｓ０を出力する動作検出装置と、
該取付け信号Ｓ１と取外し信号Ｓ０に応じて、電源ラインを通電状態または切断状態に切り替える電源接続器とを備え、
前記動作検出装置は、前記取付け動作により電気コネクタが接続された後に取付け信号Ｓ１を出力し、前記取外し動作により電気コネクタが切断される前に取外し信号Ｓ０を出力するようになっている、ことを特徴とする電源自動接続器が提供される。

本発明の構成によれば、動作検出装置が、取付け動作により電気コネクタが接続された後に取付け信号Ｓ１を出力するので、電源接続器でこの取付け信号Ｓ１に応じて電源ラインを通電状態に切り替えることにより、スパークの発生を本質的に防止しながら電気機器の取付け動作に連動して電源ラインをオンすることができる。
また、動作検出装置は、取外し動作により電気コネクタが切断される前に取外し信号Ｓ０を出力するので、電源接続器でこの取外し信号Ｓ０に応じて電源ラインを切断状態に切り替えることにより、スパークの発生を本質的に防止しながら電気機器の取外し動作に連動して電源ラインをオフすることができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記電気コネクタは、電源ラインに接続されたコネクタソケットを有するコネクタレセプタクルと、該コネクタソケットと嵌合するコネクタピンを有するコネクタプラグとからなり、
コネクタプラグは、コネクタピンがコネクタソケットに嵌合し電気的に接続された接続位置と、該接続を維持したままコネクタレセプタクルに向けて所定のストローク移動した保持位置とを有し、
前記動作検出装置は、前記接続位置と保持位置の間で接点が切り替るリミットスイッチである。

この構成により、取付け動作において、接続位置から接続を維持したまま所定のストローク移動して保持位置となるので、接続位置と保持位置の間で接点がオン／オフするリミットスイッチで取付け信号Ｓ１（例えば"１"信号）を出力し、電源接続器でこの取付け信号Ｓ１に応じて電源ラインを通電状態に切り替えることにより、スパークの発生を本質的に防止できる。
また逆に、取外し動作では、保持位置から接続を維持したまま所定のストローク移動して接続位置となるので、接続位置と保持位置の間で接点がオン／オフするリミットスイッチで取外し信号Ｓ０（例えば"０"信号）を出力し、電源接続器でこの取外し信号Ｓ０に応じて電源ラインを切断状態に切り替えることにより、スパークの発生を本質的に防止できる。

また、前記電源接続器は、電源ラインを通電状態または切断状態に切り替える電源スイッチと、該電源スイッチを駆動するドライバー回路とからなり、前記リミットスイッチの切り替りに応じて電源スイッチを切り替える。前記ドライバー回路は、リミットスイッチの開閉検知部と電源スイッチ駆動部からなるのがよい
この構成により、ＣＰＵや通信ボードを用いることなく、電気機器の着脱操作に連動して電源ラインをオン／オフすることができる。

上述した本発明により、以下の効果が得られる。
（１）ＣＰＵ／通信ボードが不要となり、システムの信頼度を高めることができる。
（２）電気機器（ヒータ等）の物理的な切り離しと、電気的なＯＮ／ＯＦＦが連動しているため、完全自動化されており、人の介在が不要となる。
（３）切り離し後は、ヒータがＯＦＦされた状態が保たれるため、誤コマンド等によるヒータスイッチＯＮがあった際に、高電圧ラインが露出することがない。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１は、本発明による電源自動接続器の全体構成図である。
本発明の電源自動接続器は、電気機器１（この例ではヒータ）を搭載した第１の装置２を電源ライン４を内蔵する第２の装置９に取付けまたは取外す際にその取付け／取外し動作により電源ライン４をオン／オフする装置である。この図において、第１装置２は第２装置９に対して図で左方向に移動することで取付けられ、右方向に移動することで取外すようになっている。この取付け／取外し動作は、宇宙ステーション等において宇宙環境下で種々の試験を行うような場合にはロボットアーム等により遠隔操作で行うのがよい。

なお本発明は、宇宙ステーション等における使用に限定されるものでなく、取付け／取外し動作を遠隔操作で行う種々の分野、例えば人が直接近付けない放射性物質、毒物、薬品等の取り扱い、或いは高温や高圧箇所へも適用することができる。

図１において、本発明の電源自動接続器１０は、電気コネクタ１２、動作検出装置１４、および電源接続器１６を備える。

電気コネクタ１２は、第１装置２を第２装置９に対して図で左方向に移動する取付け動作により、第２装置９の電源ライン４を第１装置２の電気機器１に接続し、逆に第１装置２を第２装置９に対して図で右方向に移動する取外し動作により、第２装置９の電源ライン４から第１装置２の電気機器１を切断する機能を有する。

動作検出装置１４は、電気コネクタ１２の着脱に応じて、取付け信号Ｓ１または取外し信号Ｓ０を出力する。
電源接続器１６は、取付け信号Ｓ１と取外し信号Ｓ０に応じて、電源ライン４を通電状態または切断状態に切り替える機能を有する。

図１に示すように、電源接続器１６は、電源ライン４を通電状態または切断状態に切り替える電源スイッチ１６ａと、電源スイッチ１６ａを駆動するドライバー回路１６ｂとからなる。また、ドライバー回路１６ｂは、動作検出装置１４の取付け信号Ｓ１または取外し信号Ｓ０を受信する開閉検知部１７ａと電源スイッチ駆動部１７ｂとからなる。電源スイッチ駆動部１７ｂは、取付け信号Ｓ１と取外し信号Ｓ０に応じて、電源スイッチ１６ａをオンまたはオフし、電源ライン４を通電状態または切断状態に切り替える機能を有する。

図２は、図１の電気コネクタ１２と動作検出装置１４の構成図である。
電気コネクタ１２は、第１装置２と第２装置９の取付け／取外し動作で互いに連結／分離されるコネクタレセプタクル１２ａとコネクタプラグ１２ｂとからなる。コネクタレセプタクル１２ａは、電源ライン４に接続されたコネクタソケット１３ａを内蔵し、コネクタプラグ１２ｂは、コネクタソケット１３ａと嵌合するコネクタピン１３ｂを内蔵する。コネクタピン１３ｂは、電気機器１に接続する電源ライン４’に接続されている。
また、動作検出装置１４は、この例では、コネクタレセプタクル１２ａのフランジ部に取り付けられ、コネクタレセプタクル１２ａの端面位置を検出するリミットスイッチ１４ａである。リミットスイッチ１４ａは、この例では、コネクタレセプタクル１２ａの両側（図で上下）に同一の機能を有するように２つ設けられ、冗長性（信頼性）を高めるようになっている。

コネクタプラグ１２ｂは、コネクタレセプタクル１２ａとの相対位置により、分離状態、接続位置Ｃおよび保持位置Ｆの３つの位置に位置する。図２は分離状態を示しており、コネクタレセプタクル１２ａとコネクタプラグ１２ｂが互いに分離され、それぞれ第１装置２と第２装置９と共に自由に移動できる状態にある。

図３は、図２の電気コネクタと動作検出装置の作動説明図である。この図において、（Ａ）は接続位置Ｃ、（Ｂ）は保持位置Ｆを示している。

図３（Ａ）の接続位置Ｃは、コネクタピン１３ｂがコネクタソケット１３ａに嵌合し、コネクタピン１３ｂの先端（図で左端）が電源ライン４に接触して電源ライン４，４’が電気的に接続した位置である。しかし、この接続位置Ｃでは、リミットスイッチ１４ａはコネクタレセプタクル１２ａの端面位置を検出していない。また、この非検出位置において、リミットスイッチ１４ａは取外し信号Ｓ０を出力する。

図３（Ｂ）の保持位置Ｆは、電源ライン４，４’の接続を維持したまま、コネクタプラグ１２ｂをコネクタレセプタクル１２ａに向けて所定のストローク移動した位置である。分離状態から接続位置Ｃを経由して保持位置Ｆまでの移動およびその逆の移動は、例えばロボットアーム等で行わる。また、保持位置Ｆは、第１装置２を第２装置９に取付けた際の最終位置であり、この位置で電気機器１に通電し試験等を行うようになっている。

この保持位置Ｆでは、リミットスイッチ１４ａがコネクタレセプタクル１２ａの端面位置を検出し、リミットスイッチ１４ａは取付け信号Ｓ１を出力する。なお、リミットスイッチ１４ａの切り替わり位置は、保持位置Ｆに正確に一致する必要はなく、接続位置Ｃと保持位置Ｆの間で接点が切り替ればよい。
また、所定のストロークは、電源ライン４，４’の接続を維持したままリミットスイッチ１４ａの切り替えができる限りで任意に設定することができる。
なおこの例では、保持位置Ｆを外方に付勢されたボールと溝からなるラチェット機構１５で保持しているが、本発明はこの構造に限定されず、種々の構造を用いることができる。

上述した構成により、取付け動作において、接続位置（図３Ａ）から電源ライン４，４’の接続を維持したまま、無通電状態で保持位置（図３Ｂ）となるので、電気コネクタ１２が無通電状態で接続された後に通電状態に切り替えることにより、スパークの発生を本質的に防止できる。
また逆に、取外し動作では、保持位置（図３Ｂ）から電源ライン４，４’の接続を維持したまま、通電状態で接続位置（図３Ａ）となるので、電気コネクタが機械的に切断される前に電源ラインを無通電状態に切り替えることにより、スパークの発生を本質的に防止しできる。

従って、電源ライン４から電力を供給される電気機器１の着脱を行う場合に、その電気機器の着脱操作により、ＣＰＵや通信ボードを用いることなく、連動して電源ラインをオン／オフすることができ、かつスパークの発生を本質的に防止できる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明による電源自動接続器の全体構成図である。 図１の電気コネクタと動作検出装置の構成図である。 図２の電気コネクタと動作検出装置の作動説明図である。 従来の電源自動接続器の構成図である。 特許文献１の「電源遮断装置」の模式図である。 特許文献２の「作業台ユニット」の模式図である。 特許文献３の「コンセント盤及び電源プラグ」の模式図である。 特許文献４の「便座・便蓋の開閉装置」の模式図である。

符号の説明

１ 電気機器（ヒータ等）、２ 装置（第１装置）、
３ 切り離しポイント、３ａ 接点、４， ４’電源ライン、
５ 外部コマンド、６ 通信ボード、７ ＣＰＵ、
８ ヒータドライバ、８ａ ヒータスイッチ、９ 第２装置、
１０ 電源自動接続器、１２ 電気コネクタ、
１２ａ コネクタレセプタクル、１２ｂ コネクタプラグ、
１３ａ コネクタソケット、１３ｂ コネクタピン、
１４ 動作検出装置、１４ａ リミットスイッチ、１５ ラチェット機構、
１６ 電源接続器、１６ａ 電源スイッチ、１６ｂ ドライバー回路、
１７ａ 開閉検知部、１７ｂ 電源スイッチ駆動部

Claims (4)

1. 電気機器を搭載した第１の装置を電源ラインを内蔵する第２の装置に取付けまたは取外す際にその取付け／取外し動作により電源ラインをオン／オフする電源自動接続器であって、
   前記取付け／取外し動作により、第２の装置の電源ラインを第１の装置の電気機器に着脱する電気コネクタと、
   該電気コネクタの着脱に応じて、取付け信号Ｓ１または取外し信号Ｓ０を出力する動作検出装置と、
   該取付け信号Ｓ１と取外し信号Ｓ０に応じて、電源ラインを通電状態または切断状態に切り替える電源接続器とを備え、
   前記動作検出装置は、前記取付け動作により電気コネクタが接続された後に取付け信号Ｓ１を出力し、前記取外し動作により電気コネクタが切断される前に取外し信号Ｓ０を出力するようになっている、ことを特徴とする電源自動接続器。
2. 前記電気コネクタは、電源ラインに接続されたコネクタソケットを有するコネクタレセプタクルと、該コネクタソケットと嵌合するコネクタピンを有するコネクタプラグとからなり、
   コネクタプラグは、コネクタピンがコネクタソケットに嵌合し電気的に接続された接続位置と、該接続を維持したままコネクタレセプタクルに向けて所定のストローク移動した保持位置とを有し、
   前記動作検出装置は、前記接続位置と保持位置の間で接点が切り替るリミットスイッチである、ことを特徴とする請求項１に記載の電源自動接続器。
3. 前記電源接続器は、電源ラインを通電状態または切断状態に切り替える電源スイッチと、該電源スイッチを駆動するドライバー回路とからなり、前記リミットスイッチの切り替りに応じて電源スイッチを切り替える、ことを特徴とする請求項２に記載の電源自動接続器。
4. 前記ドライバー回路は、リミットスイッチの開閉検知部と電源スイッチ駆動部からなる、ことを特徴とする請求項３に記載の電源自動接続器。
   
   

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