JP2736709B2 - 交流電源方式の負荷駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電源方式の負荷駆
動制御装置に関する。特に、半導体素子を含む構成要素
の故障を自動検出できる負荷駆動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、プレス機械のクラッチ・ブレー
キ用エアーを供給・排出するソレノイド弁等負荷の駆動
制御は、適時で正確に行われるべきである。また、４０
０ＳＰＭを越えるようなプレス機械等では、メカスイッ
チ，補助リレー等から形成された負荷駆動制御によって
いたのでは追従速度が追いつかないので、交流電源開閉
手段として半導体素子を採用せざるを得ない。

【０００３】かくして、従来は、図８に示す如く、負荷
のＯＮ−ＯＦＦ指令信号に基づく駆動信号ＣＮＴ（トリ
ガパルスＴＰ）でＯＮ−ＯＦＦ制御されるトライアック
等の交流スイッチング半導体素子１１とソレノイド等負
荷１５とを交流電源ＡＣに直列接続した交流電源方式
か、図９に示すように１次側が交流電源ＡＣに接続され
た整流器Ｒｅｆ．とこの整流器Ｒｅｆ．の２次（ＤＣ）
側に負荷１１５と直列接続されたトランジスタ等の直流
スイッチング半導体素子１１５とを含み形成された直流
電源方式かの、いずれかが選択的に採用されていた。

【０００４】一般的には、図９の直流電源方式は、駆動
信号ＤＲＶのＯＮ−ＯＦＦに対してタイミング的にバラ
ツキが無く負荷１１５をＯＮ−ＯＦＦできるが、サージ
吸収用ダイオード等の電気回路定数によってはＯＦＦ時
間が延びる場合がある。一方、図８の交流電源方式は、
電源設備の関係からコストが低くかつ高速駆動ができ
る。したがって、多くの場合には、交流電源方式が採用
されているのが実情である。

【０００５】ところで、交流電源方式の負荷駆動制御装
置を採用する上記プレス機械，射出成形機等々の産業機
械では、一層の安全性向上の観点からその構成要素が慎
重に吟味されている。特に、その主要部をなす図８の半
導体素子１１は、対称故障性を有するつまり導通側に壊
れまたは遮断側に壊れる性質を有するので、駆動信号Ｃ
ＮＴ（ＴＰ）をＯＮしても遮断側に壊れていると負荷１
５は駆動されない。しかし、この状態はいわゆる安全側
であるから、あまり問題とならないことが多い。

【０００６】これに対し、駆動信号ＣＮＴをＯＦＦして
も、半導体素子１１が導通側に壊れていると、非常に危
険である。例えば、負荷１５が上記プレス機械のクラッ
チ・ブレーキ用ソレノイドの場合、プレス停止信号を出
力（駆動信号ＣＮＴをＯＦＦ）してもプレス停止されな
いから、金型等機器の破損はもとより人身大事故を起し
てしまう。すなわち、停止指令をしたにも拘わらず、各
種産業機械が運転続行されることは到底許されるもので
なく、安全性と信頼性を阻害する。

【０００７】なお、この安全性問題については、トラン
スの１次側に駆動信号ＣＮＴのＯＮで出力されるクロッ
クパルスを加え、その２次側に負荷（１５）を接続すれ
ば、トランスが非対称故障性ゆえ安全性が確保されると
いう考え方がある。しかし、この場合には負荷（１５）
のＯＮ側もＯＦＦ側にもタイムラグ等が生じるので高速
性、バラツキが解消されず、またトランス等によるコス
トアップとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】かくして、半導体素子
１１を用いた交流電源方式の負荷駆動制御装置では、半
導体素子、回路系の信頼性を上げることはもとより、一
層の安全で円滑な運転をするためには、確実でしかもフ
ェイルセイフ機能を備えることが重要である。ここに本
発明の目的は、半導体素子を含む構成要素の故障を迅速
かつ正確に検出するとともにその故障内容をも判定で
き、もって完壁なフェイルセイフ機能を確立することの
できる交流電源方式の負荷駆動制御装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、駆動信号でＯ
Ｎ−ＯＦＦ駆動される半導体素子を通して印加した交流
電源によってソレノイド等負荷を駆動する交流電源方式
の負荷駆動制御装置において、前記半導体素子がＯＦＦ
状態の場合に前記交流電源に同期した信号を発生するゼ
ロクロス同期パルス信号発生手段と、前記負荷のＯＮ−
ＯＦＦ指令信号とゼロクロス同期パルス信号と前記駆動
信号との出力状態の組合せから決まる前記半導体素子等
の故障の有無判別データを記憶させる判別データ記憶手
段と、入力された各信号と判別データ記憶手段に記憶さ
れた判別データとを比較して前記半導体素子を含む構成
要素の故障を自動検出する故障検出手段とを備えた交流
電源方式の負荷駆動制御装置である。

【００１０】

【作用】本発明では、半導体素子の駆動信号のＯＮ状
態，ＯＦＦ状態に拘わらず、半導体素子がＯＦＦ状態の
場合には、ゼロクロス同期パルス信号発生手段からゼロ
クロス同期パルス信号が発生される。すなわち、交流電
源の極性反転に基づき、半導体素子がオープン，遮断側
故障の場合を含むＯＦＦ状態でゼロクロス同期パルス信
号を発生させ、導通側故障の場合を含むＯＮ状態では発
生されない。

【００１１】ここに、故障検出手段は、入力された負荷
のＯＮ−ＯＦＦ指令信号と半導体素子の駆動信号とゼロ
クロス同期パルス信号との組合せ状態を判別データ記憶
手段に記憶されていた判別データと比較して、半導体素
子の制御不良，短絡，オープンからの制御系の電路断線
や駆動制御装置自体の故障まで自動検出できる、ととも
に負荷ＯＮ状態時の正常，ＯＦＦ状態時の正常までも検
出でき、完璧なフェイルセイフ機能を簡単に確立でき
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照して説明
する。図１において、１５Ａ，１５Ｂはプレス機械のク
ラッチ・ブレーキ用電磁弁のソレノイドで負荷を形成す
る。この実施例では、安全確保のためダブルソレノイド
電磁弁（１５Ａ，１５Ｂ）とされている。

【００１３】１０Ａ（１０Ｂ）は、ソレノイド１５Ａ
（１５Ｂ）の駆動制御回路で、交流電源ＡＣ（ＡＣ）と
ソレノイド１５Ａ（１５Ｂ）と半導体素子としてのトラ
イアック１１Ａ（１１Ｂ）を直列接続した構成である。
なお、６１Ａ，６１Ｂについては後記する。このトライ
アック１１Ａ（１１Ｂ）は、制御盤３０からの駆動信号
ＣＮＴをパルストランス１２Ａ（１２Ｂ）を介して生成
したトリガパルスＴＰ（実質的には駆動信号である。）
でＯＮ−ＯＦＦ制御される。なお、パルストランス１２
Ａ（１２Ｂ）の２次側は、トライアック１１Ａ（１１
Ｂ）にダイオード１３Ａ（１３Ｂ），抵抗１４Ａ（１４
Ｂ）を介して接続されている。

【００１４】制御盤３０は、駆動操作盤１（交流電源Ａ
Ｃ，手押スイッチ２，抵抗３，ホトカプラ４）からのＯ
Ｎ−ＯＦＦ指令信号ＳＳに基づき、電源ゼロクロス同期
回路２０からの同期信号ＺＣＲＳと同期させた上記駆動
信号ＣＮＴを出力するもので、この実施例では照合方式
２系統としてＯＮ−ＯＦＦ指令信号ＳＳおよび駆動信号
生成における一層の安全性を図っている。

【００１５】すなわち、一方系（他方系）は、バス３７
Ａ（３７Ｂ）で接続されたＣＰＵ３１Ａ（３１Ｂ）、メ
モリ３２Ａ（３２Ｂ）、入力ラッチ回路３３Ａ、３４Ａ
（３３Ｂ、３４Ｂ）、出力ラッチ回路３５Ａ（３５
Ｂ）、出力ドライバ３６Ａ（３６Ｂ）からなり、両者は
バス照合回路４０を介してバス接続されている。つま
り、駆動操作盤１からのＯＮ−ＯＦＦ信号ＳＳは、入力
ラッチ回路３３Ａ（３３Ｂ）でラッチされ各系でその有
効性等を判断されかつバス照合回路４０で相互に照合さ
れる。したがって、出力ラッチ回路３５Ａ（３５Ｂ）、
出力ドライバ３６Ａ（３６Ｂ）から出力される駆動信号
ＣＮＴ（ＣＮＴ）は、ダブルチェックにより信頼性が非
常に高いものとなる。

【００１６】さらに詳しくは、この実施例における駆動
操作盤１の手押スイッチ２は、プレス機械を寸動モード
（手押スイッチ２を押し続けている間だけクラッチ・ブ
レーキ用ソレノイド１５Ａ，１５Ｂを駆動してプレス運
転する。）の運転用とされている。ここに、駆動操作盤
１は交流電源ＡＣを電源とするもので、手押しスイッチ
２を押し続けると、パルス信号発生器としてのホトカプ
ラ４から交流電源ＡＣに同期したＯＮ指令信号ＳＳが出
力（Ｈレベル）される。因に、ＯＦＦ指令信号（ＳＳ）
とは、ＯＮ指令信号ＳＳが出力されない（Ｌレベル）状
態である。

【００１７】したがって、ＣＰＵ３１Ａ（３１Ｂ）は、
後記電源ゼロクロス同期回路２０からの交流電源ＡＣの
ゼロクロスポイントに同期させた同期信号ＺＣＲＳと、
入力されたＯＮ指令信号ＳＳとを比較して、両信号Ｓ
Ｓ，ＺＣＲＳの同期チェックを行う。両信号ＳＳ，ＺＣ
ＲＳが同期していれば、駆動操作盤１は正常であるが、
同期していなければ例えばホトカプラ４が異常であると
わかる。しかも、両系の同期チェック結果がバス照合回
路４０で相互照合される。

【００１８】よって、駆動信号ＣＮＴは、信頼性あるＯ
Ｎ指令信号ＳＳを基にかつさらに同期信号ＺＣＲＳと同
期されるから、各構成要素が正常であるとの裏付けの基
に出力されるものであり、その安全確実性が保障され
る。

【００１９】因に、手押スイッチ２を一度押操作すれば
プレス機械を連続運転させるいわゆる連続モードとする
場合には、駆動操作盤１をホールド型とすればよい。

【００２０】なお、電源ゼロクロス同期回路２０は、図
１に示す如く、交流電源ＡＣに接続された一対双方向の
パルス信号発生用のホトカプラ２１Ａ，２１Ｂと、ＮＡ
ＮＤゲート２２Ａ，２２Ｂからなるフリップ・フロップ
回路２２と、一対のワンショット回路２３Ａ，２３Ｂ
と、２入力のＮＡＮＤゲート２４からなり、各信号の出
力タイミングを現わす図２に示すように、交流電源ＡＣ
のゼロクロスポイントに同期させた同期信号ＺＣＲＳを
出力する。

【００２１】この同期信号ＺＣＲＳは、各系のＣＰＵ３
１Ａ，３１Ｂに割込信号として入力される。したがっ
て、制御盤３０から出力される駆動信号ＣＮＴは、上記
の通り交流電源ＡＣのゼロクロス（ＺＣＲＳ）に同期さ
れているから、半導体素子（１１Ａ，１１Ｂ）に駆動信
号ＣＮＴ（トリガパルスＴＰ）を加えれば、トライアッ
ク１１Ａ，１１Ｂを連続してＯＮさせることができる。
なお、駆動信号ＣＮＴ（ＴＰ）をＯＦＦすれば、次のゼ
ロクロスポイントにおいてトライアック１１Ａ，１１Ｂ
を自動的にＯＦＦすることができる。

【００２２】以上から、本実施例における負荷駆動制御
装置は、駆動操作盤１，電源ゼロクロス同期回路２０，
制御盤３０，パルストランス１２Ａ，１２Ｂ，駆動制御
回路１０Ａ，１０Ｂとから構成されていると理解され
る。

【００２３】ここに、本駆動制御装置〔１０Ａ，（１０
Ｂ）〕には、その交流電源ＡＣに同期したゼロクロス同
期パルス信号ＦＢ１，ＦＢ２を発生するゼロクロス同期
パルス信号発生手段５０Ａ（５０Ｂ）と、判別データ記
憶手段３２Ａ（３２Ｂ）と、故障検出手段〔３１Ａ，３
２Ａ（３１Ｂ，３２Ｂ）〕とが具備されている。また、
フェイルセイフ機能を確立するために、バス照合回路４
０から出力される異常検出信号ＥＭＧで働く安全回路６
０と交流電源ＡＣの遮断器６１Ａ，６１Ｂとが設けられ
ている。

【００２４】まず、ゼロクロス同期パルス信号発生手段
５０Ａ（５０Ｂ）は、半導体素子たるトライアック１１
Ａ（１１Ｂ）に並列接続された一対のパルス信号発生器
５１Ａ，５２Ａ（５１Ｂ，５２Ｂ）からなる。したがっ
て、パルス信号発生器５１Ａ，５２Ａ（５１Ｂ，５２
Ｂ）からは、各信号の出力タイミングを示す図２に示す
如く、１８０度位相のずれたゼロクロス同期パルス信号
ＦＢ１，ＦＢ２が出力される。すなわち、ゼロクロス同
期パルス信号ＦＢ１（ＦＢ２）は、トライアック１１Ａ
（１１Ｂ）の対応素子要素がＯＦＦ状態にあるときに出
力され、ＯＮ状態では出力されない。

【００２５】なお、ＯＦＦ状態とは、駆動信号ＣＮＴ
（トリガパルスＴＰ）が入力されないＯＦＦ状態はもと
より、対応素子要素のオープンや遮断側故障の場合も含
む。一方、ＯＮ状態とは駆動信号ＣＮＴ（ＴＰ）が入力
されたときのＯＮ状態のみならず対応素子要素の導通側
故障，短絡の場合も含む。

【００２６】そして、このゼロクロス同期パルス信号Ｆ
Ｂ１，ＦＢ２は、制御盤３０の入力ラッチ回路３４Ａ，
３４Ｂにそれぞれに入力される。バス照合回路４０で２
系統の照合をするためである。この理由は、故障検出手
段（３１Ａ，３２Ａ、３１Ｂ，３２Ｂ）が、この実施例
では制御盤３０の構成要素とそれらが持つ機能を利用し
て構築されているからである。このため、駆動信号ＣＮ
Ｔ，ＣＮＴは、制御盤３０内で得られるので、外部から
は入力されない。

【００２７】次に、判別データ記憶手段は、負荷１５Ａ
（１５Ｂ）のＯＮ−ＯＦＦ指令信号（ＳＳ）とゼロクロ
ス同期パルス信号ＦＢ１，ＦＢ２と前記駆動信号ＣＮＴ
との出力状態の組合せから決まる前記半導体素子１１Ａ
（１１Ｂ）等の故障の有無判別データを記憶させる手段
で、この実施例ではＲＡＭからなるメモリ３２Ａ（３２
Ｂ）から形成されている。この判別データとは、負荷１
５Ａ（１５Ｂ）のＯＮ−ＯＦＦ指令信号ＳＳに基づく、
ＯＦＦ状態での異常判別データ（図５，図６）、ＯＮ状
態での異常判別データ（図７）である。また、この実施
例ではＯＮ状態での正常判別データ（図３）、ＯＦＦ状
態での正常判別データ（図４）も含むものとされてい
る。

【００２８】さて、故障検出手段は、入力された各信号
ＣＮＴ，ＦＢ１，ＦＢ２を一時記憶するメモリ３２Ａ
（３２Ｂ）と、この一時記憶内容と判別データ記憶手段
３２Ａ（３２Ｂ）に記憶された判別データとを比較して
故障の有無とその内容を検出するＣＰＵ３１Ａ（３１
Ｂ）からなる。

【００２９】ここに、図５に示す状態は、クラッチ・ブ
レーキをＯＦＦ指令した状態つまり駆動信号ＣＮＴが出
力されていない状態（Ｌレベル）であるから、トライア
ック１１Ａ（１１Ｂ）はＯＦＦである。したがって、正
常時には図４に示すように、両パルス信号発生器５１
Ａ，５２Ａ（５１Ｂ，５２Ｂ）からは、両ゼロクロス同
期パルス信号ＦＢ１，ＦＢ２が出力（Ｈレベル）されて
いる筈である。しかし、信号ＦＢ１が出力されていな
い。つまり、パルス信号発生器５１Ａ（５１Ｂ）に対応
するトライアック１１Ａ（１１Ｂ）の片側の対応素子要
素が制御不良か導通側故障ということになる。

【００３０】また、図６に示す状態では、駆動信号ＣＮ
ＴがＬレベルであるから、正常であれば図４に示すよう
に両信号ＦＢ１，ＦＢ２はともに出力されるべきのとこ
ろ、両信号ＦＢ１，ＦＢ２ともに出力されていない。つ
まり、半導体素子つまりトライアック１１Ａ（１１Ｂ）
の両極性用素子要素が短絡（導通側）故障か、駆動制御
回路１０Ａ（１０Ｂ），制御盤３０等の電路が断線して
いるとわかる。

【００３１】さらに、図７に示す状態では、クラッチ・
ブレーキのＯＮ指令により駆動信号ＣＮＴが出力（Ｈレ
ベル）されているから、トライアック１１Ａ（１１Ｂ）
はＯＮであり負荷１５Ａ（１５Ｂ）を駆動している。し
たがって、正常時には図３に示すように両パルス信号Ｆ
Ｂ１，ＦＢ２はＬレベルであるべきだが、両パルス信号
ＦＢ１，ＦＢ２はともにＨレベルとなっている。これ
は、トライアック１１Ａ（１１Ｂ）がオープンか遮断側
故障である。

【００３２】なお、かかる故障検出手段〔３１Ａ，３２
Ａ（３１Ｂ，３２Ｂ）〕によれば、クラッチ・ブレーキ
のＯＮ指令中は、図３に示す如く、駆動信号ＣＮＴがＨ
レベルで、両信号ＦＢ１，ＦＢ２がＬレベルであり、こ
の信号組合せならば半導体素子１０Ａ（１１Ａ，１１
Ｂ）を含む駆動制御系全体が正常と判別できる。一方、
ＯＦＦ指令中は、図４に示す信号組合せなら、この場合
にも半導体素子１１Ａ（１１Ｂ）を含む駆動制御系全体
が正常とわかる。つまり、負荷１５Ａ（１５Ｂ）の駆動
中はもとより停止中の故障も常に監視できる。

【００３３】次に、バス照合回路４０は、この故障検出
手段（３１Ａ，３２Ａ）および（３２Ｂ，３２Ｂ）のい
ずれか一方または双方が“故障”と判別検出した場合
に、電磁リレーＲＹからなる安全回路６０へ異常検出信
号ＥＭＧ（Ｌレベル）つまり緊急停止の旨を出力する。
すると、安全回路６０は、各駆動制御回路１０Ａ，１０
Ｂに接続されたリレー補助接点からなる遮断器６１Ａ，
６１Ｂに電源遮断信号ＦＳＳ（リレー補助接点の場合に
はＯＦＦ）を出力して、交流電源ＡＣ，ＡＣを強制的に
遮断する。つまり、半導体素子１１Ａ，１１Ｂに危険側
の導通故障等があれば、直ちに負荷１５Ａ，１５Ｂを安
全側にＯＦＦすることができる。

【００３４】さらに詳しくは、バス照合回路４０は正常
時にのみ信号ＥＭＧをＨレベルとし、リレーＲＹ（６
０）を励磁してリレー補助接点（６１Ａ，６１Ｂ）をＯ
Ｎさせる各駆動制御回路１０Ａ，１０Ｂの交流電源ＡＣ
を生かす。一方、故障検出手段（３１Ａ，３２Ａ、３１
Ｂ，３２Ｂ）が故障を検出しあるいは各系（３１Ａ、３
１Ｂ）がＯＮ−ＯＦＦ指令信号ＳＳの有効性を否定した
場合、さらには制御盤３０の電源が切れた場合等々にお
いて、異常検出信号ＥＭＧを出力（Ｌレベル）としてリ
レーＲＹ（６０）を非励磁つまり補助接点（６１Ａ，６
１Ｂ）をＯＦＦする。したがって、一層の安全性が確約
される。よって、完璧なフェイルセイフ機能が確立され
る。

【００３５】なお、バス照合回路４０は、この実施例の
場合、上記したＯＮ−ＯＦＦ指令信号ＳＳが同期信号Ｚ
ＣＲＳと同期しない異常時においても、異常検出信号Ｅ
ＭＧを出力するものと形成されている。

【００３６】次に、作用を説明する。 （クラッチ・ブレーキＯＦＦ状態）負荷１５Ａ（１５
Ｂ）を駆動しない状態では、入力ラッチ回路３３Ａ（３
３Ｂ）には駆動操作盤１からのＯＦＦ指令信号ＳＳ（Ｌ
レベル）がラッチされている。また、駆動信号ＣＮＴ
（ＴＰ）はＬレベルでありトライアック１１Ａ（１１
Ｂ）はＯＦＦで、パルス信号発生器５１Ａ，５２Ａ（５
１Ｂ，５２Ｂ）からはゼロクロス同期パルス信号ＦＢ
１，ＦＢ２が出力されている。したがって、故障検出手
段としてのＣＰＵ３１Ａ（３１Ｂ）は、入力された両信
号ＦＢ１，ＦＢ２と制御盤３０内で読取ったＯＦＦ指令
信号ＳＳと駆動信号ＣＮＴとの組合せ状態を、判別デー
タ記憶手段としてのメモリ３２Ａ（３２Ｂ）に記憶され
ていた判別データと比較して、図４に示す状態であれば
正常と判断し、図５に示す状態ならトライアック１１Ａ
（１１Ｂ）の片側素子要素が故障、図６に示す状態であ
ればトライアック１１Ａ（１１Ｂ）が導通側故障等と検
出する。

【００３７】したがって、プレス運転前に、故障検出手
段〔３１Ａ，３２Ａ（３１Ｂ，３２Ｂ）〕が“正常”と
判断した場合には、何時でもクラッチ・ブレーキをＯＮ
させてプレス運転に入れる。一方、“異常”と検出され
た場合には、故障のままプレス運転に入る危険性がなく
なり、当該故障を早急かつ的確に修理できるので生産性
を向上できる。

【００３８】（クラッチ・ブレーキＯＮ状態）駆動操作
盤１の手押スイッチ２で負荷１５Ａ（１５Ｂ）の運転
（ＯＮ）指令を行と、ＯＮ指令信号ＳＳ（Ｈレベル）が
入力ラッチ回路３３Ａ，３３Ｂにラッチされる。する
と、両系（３１Ａ，３１Ｂ）は電源ゼロクロス同期回路
２０からの同期信号ＺＣＲＳの割込入力を待って、ＯＮ
指令信号ＳＳの有効性をチェックし、引続き交流電源Ａ
Ｃのゼロクロスに同期させた駆動信号ＣＮＴを出力ラッ
チ回路３５Ａ（３５Ｂ），出力ドライバ３６Ａ（３６
Ｂ）を通して、パルストランス１２Ａ（１２Ｂ）に出力
する。ＯＮ指令信号ＳＳが有効でないと判定されると、
ＣＰＵ３１Ａ，３１Ｂは、異常検出信号ＥＭＧを出力
（Ｌレベル）し、両駆動制御回路１０Ａ，１０Ｂを交流
電源ＡＣから切離す。もとより、駆動信号ＣＮＴも出力
されず安全性が確実となる。

【００３９】このように、バス照合回路４０で、ＣＰＵ
３１Ａ側の系とＣＰＵ３１Ｂ側の系との同期性かつ整合
性が照合されるから、出力される駆動信号ＣＮＴの信頼
性は高い。この段階で、駆動信号ＣＮＴは故障検出手段
〔３１Ａ，３２Ａ（３１Ｂ，３２Ｂ）〕に入力されたと
解することができる。

【００４０】さて、駆動信号ＣＮＴは、パルストランス
１２Ａ（１２Ｂ）でトリガパルスＴＰに変換され半導体
素子としてのトライアック１１Ａ（１１Ｂ）を駆動（Ｏ
Ｎ）する。したがって、両パルス信号発生器５１Ａ，５
２Ａ（５１Ｂ，５２Ｂ）からの信号ＦＢ１，ＦＢ２はＬ
レベルとなる。つまり、トライアック１１Ａ（１１Ｂ）
および駆動制御系全体が正常であれば、図４に示す信号
組合せ状態から、図３に示す信号組合せ状態に変化す
る。よって、正常なプレス運転がされていることを確認
できる。

【００４１】しかし、図７に示す如く、両信号ＦＢ１，
ＦＢ２がＨレベルで引続き出力されているならば、故障
検出手段〔３１Ａ，３２Ａ（３１Ｂ，３２Ｂ）〕はトラ
イアック１１Ａ（１１Ｂ）が遮断側故障，素子オープン
状態あるいは電路の断線であると故障検出する。したが
って、作業者は適格な修理を迅速に行える。

【００４２】（プレス運転停止）プレス運転停止指令を
行うと、入力ラッチ回路３３Ａ（３３Ｂ）にはＯＮ指令
信号に変ってＯＦＦ指令信号ＳＳがラッチされる。そし
て、信号ＣＮＴ，ＦＢ１，ＦＢ２の組合せは図３に示す
状態から、図４に示す状態に変化する。すなわち、駆動
信号ＣＮＴがＬレベルとなりトライアック１１Ａ（１１
Ｂ）はＯＦＦとなり、負荷たるソレノイド１５Ａ（１５
Ｂ）は非励磁となりクラッチ・ブレーキがＯＦＦ動作し
てスライドが所定位置に停止する。

【００４３】つまり、両パルス信号発生器５１Ａ，５２
Ａ（５１Ｂ，５２Ｂ）から、信号ＦＢ１，ＦＢ２が出力
（Ｈレベル）される。したがって、故障検出手段３１
Ａ，３２Ａ（３１Ｂ，３２Ｂ）は、正常と判断するの
で、安全で確実に停止されたことがわかる。

【００４４】しかし、駆動信号ＣＮＴがＬレベルとなっ
たにも拘わらず、図５に示すように一方信号ＦＢ１がＬ
レベルのままなら、故障検出手段３１Ａ、３１Ｂがトラ
イアック１１Ａ（１１Ｂ）の一方素子要素が導通状態に
ある旨の故障を検出する。さらに、図６に示す状態であ
れば、両素子要素ともに制御不能で短絡状態にある最悪
的故障と判断する。かくして、故障検出手段が半導体
（１１Ａ、１１Ｂ）等が故障と検出すると、バス照合回
路４０は異常検出信号ＥＭＧを出力（Ｌレベル）し、安
全回路６０、遮断器６１Ａ、６１Ｂは駆動制御回路１０
Ａ、１０Ｂの交流電源ＡＣ、ＡＣを緊急遮断する。よっ
て、負荷（１５Ａ、１５Ｂ）はＯＦＦとされ、完璧なフ
ェイルセイフとなる。

【００４５】しかして、この実施例によれば、半導体素
子１１Ａ（１１Ｂ）に並列接続されたゼロクロス同期パ
ルス信号発生手段５１Ａ，５２Ａ（５１Ｂ，５２Ｂ）
と、故障有無判別データを記憶する判別データ記憶手段
〔３２Ａ（３２Ｂ）〕と、故障検出手段〔３１Ａ，３２
Ａ（３１Ｂ，３２Ｂ）〕とを設け、入力された各信号Ｃ
ＮＴ，ＦＢ１，ＦＢ２の組合せ状態を判別データと比較
して、半導体素子１１Ａ（１１Ｂ）を含む駆動制御系全
体の故障を自動検出する構成とされているので、負荷１
５Ａ（１５Ｂ）を安全かつ確実に運転でき、信頼性が高
い。よって、機械及び作業者の保護と生産能力の向上を
確約できる。

【００４６】また、ゼロクロス同期パルス信号発生手段
５０Ａ（５０Ｂ）は、半導体素子たるトライアック１１
Ａ（１１Ｂ）がＯＦＦ状態にあるときにゼロクロス同期
パルス信号ＦＢ１，ＦＢ２を出力する一対のパルス信号
発生器５１Ａ，５２Ａ（５１Ｂ，５２Ｂ）から形成され
ているので、図５〜図７に示す故障検出のみならず、図
３，図４に示す如く負荷１５Ａ（１５Ｂ）のＯＮ動作状
態時及びＯＦＦ動作状態時の正常状態をも監視できる。

【００４７】また、判別データ記憶手段３２Ａ（３２
Ｂ）に記憶される判別データは、駆動信号ＣＮＴ，ゼロ
クロス同期パルス信号ＦＢ１，ＦＢ２およびＯＮ−ＯＦ
Ｆ指令信号ＳＳの組合せ状態として形成されているの
で、特に半導体素子（１１Ａ，１１Ｂ）の導通側故障，
遮断側故障，オープン，制御不能等の他に、駆動制御回
路１０Ａ（１０Ｂ），制御盤３０の駆動・制御特性やそ
の電路の断線等の故障を内容とともに判別できる。しか
も、３値チェックのため確実判別できる。

【００４８】また、故障検出手段は、ＣＰＵ３１Ａ（３
１Ｂ）から形成されているので高速で正確な故障検出が
できる、とともに“正常”や故障検出時の“異常”の表
示信号やプレスインターロック信号を簡単に出力でき
る。また、負荷たるソレノイド電磁弁はダブルソレノイ
ド１５Ａ，１５Ｂからなり、各ソレノイド１５Ａ，１５
Ｂに専用の駆動制御回路１０Ａ，１０Ｂを設けた構成で
あるから、機械的、電子的に一層の安全性が保障され
る。

【００４９】また、駆動制御装置の一部を形成する制御
盤３０は、バス３７Ａ（３７Ｂ）で接続されたＣＰＵ３
１Ａ側の系とＣＰＵ３１Ｂ側の系とのダブル系統とされ
かつ両系の整合性，同期性をバス照合回路４０で照合す
る構成とされているので、出力される駆動信号ＣＮＴの
信頼性を著しく高いものとすることができる。このこと
は、故障検出手段〔３１Ａ，３２Ａ（３１Ｂ，３２
Ｂ）〕の故障検出動作もダブルチェックとなるので、検
出結果も高信頼のものとなる。

【００５０】さらに、バス照合回路４０つまり制御盤３
０は、故障検出手段（３１Ａ，３２Ａ、３１Ｂ，３２
Ｂ）が故障を検出すると、異常検出信号ＥＭＧを出力し
各駆動制御回路１０Ａ，１０Ｂの交流電源ＡＣを緊急遮
断する。したがって、半導体素子１１Ａ，１１Ｂが短絡
等故障となっても負荷（１５Ａ，１５Ｂ）を安全側のＯ
ＦＦとすることができるから、クラッチ・ブレーキを動
作させプレス停止できる。よって、完璧なフェイルセイ
フ機能を確立できる。

【００５１】さらにまた、ＯＮ−ＯＦＦ指令信号ＳＳを
出力する駆動制御盤１を交流電源ＡＣ方式とし、各系
（３１Ａ，３１Ｂ）で電源ゼロクロス同期回路２０から
の同期信号ＺＣＲＳと同期チェックしているので、この
点からも駆動信号ＣＮＴの確実性と安全性が確約され
る。

【００５２】なお、以上の実施例では、負荷がプレス機
械のクラッチ・ブレーキ用ソレノイド１５Ａ，１５Ｂと
されていたが、半導体素子（１１Ａ，１１Ｂ）をＯＮ−
ＯＦＦ制御して駆動する負荷であればソレノイドでなく
てもよい。また、プレス機械に限定されず射出成形機等
あらゆる産業機械にも適用される。

【００５３】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、交流電源
方式の負荷駆動制御装置において、ゼロクロス同期パル
ス信号発生手段と判別データ記憶手段と故障検出手段と
を設け、ＯＮ−ＯＦＦ指令信号に基づく駆動信号と両ゼ
ロクロス同期パルス信号との組合せ状態で負荷ＯＮ状態
およびＯＦＦ状態における半導体素子の故障を自動検出
できる構成であるから、半導体素子の導通側，遮断側故
障のみならず駆動制御回路等自体の故障や電路断線等を
迅速かつ正確にその内容とともに検出できる。よって、
完璧なフェイルセイフ機能の確立と作業の高速性・安全
性とを保障でき、機器・人身の保護および生産能率を確
約できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す全体構成図である。

【図２】同じく、各信号の出力タイミングを説明するた
めのタイミングチャートである。

【図３】同じく、負荷ＯＮ状態における正常時の各信号
出力のタイミングチャートである。

【図４】同じく、負荷ＯＦＦ状態における正常時の各信
号出力のタイミングチャートである。

【図５】同じく、負荷ＯＦＦ状態における異常時（１）
の各信号のタイミングチャートである。

【図６】同じく、負荷ＯＦＦ状態における異常時（２）
の各信号のタイミングチャートである。

【図７】同じく、負荷ＯＮ状態における異常時の各信号
のタイミングチャートである。

【図８】従来の交流電源方式の負荷駆動制御装置を説明
するための図である。

【図９】従来の直流電源方式の負荷駆動制御装置を説明
するための図である。

【符号の説明】

１ 駆動操作盤 ２ 手押スイッチ １０Ａ，１０Ｂ 駆動制御回路 １１Ａ，１１Ｂ トライアック（半導体素子） １２Ａ，１２Ｂ パルストランス １５Ａ，１５Ｂ ソレノイド（負荷） ２０ 電源ゼロクロス同期回路 ２２（２２Ａ，２２Ｂ） フリップ・フロップ回路 ２３Ａ，２３Ｂ ワンショット回路 ３０， 制御盤 ３１Ａ，３１Ｂ ＣＰＵ（故障検出手段） ３２Ａ，３２Ｂ メモリ（故障検出手段，判別データ記
憶手段） ３３Ａ，３３Ｂ、３４Ａ，３４Ｂ 入力ラッチ回路 ３５Ａ，３５Ｂ 出力ラッチ回路 ３６Ａ，３６Ｂ 出力ドライバ ４０ バス照合回路 ５０Ａ，５０Ｂ ゼロクロス同期パルス信号発生手段 ５１Ａ，５２Ａ、５１Ｂ，５２Ｂ パルス信号発生器 ６０ 安全回路 ６１Ａ，６１Ｂ 遮断器 ＡＣ 交流電源 ＳＳ ＯＮ−ＯＦＦ指令信号 ＺＣＲＳ 同期信号 ＣＮＴ 駆動信号 ＴＰ トリガパルス ＦＢ１，ＦＢ２ ゼロクロス同期パルス信号 ＥＭＧ 異常検出信号 ＦＳＳ 電源遮断信号

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動信号（ＣＮＴ）でＯＮ−ＯＦＦ駆動
   される半導体素子（１１Ａ）を通して印加した交流電源
   （ＡＣ）によってプレス機械のクラッチ・ブレーキ用の
   ソレノイドのソレノイド負荷（１５Ａ）を駆動する交流
   電源方式の負荷駆動制御装置において、 前記半導体素子（１１Ａ）がＯＦＦ状態の場合に前記交
   流電源（ＡＣ）に同期した信号（ＦＢ１、ＦＢ２）を発
   生するゼロクロス同期パルス信号発生手段（５１Ａ、５
   ２Ａ）と、 前記負荷（１５Ａ）のＯＮ−ＯＦＦ指令信号（ＳＳ）と
   ゼロクロス同期パルス信号（ＦＢ１、ＦＢ２）と前記駆
   動信号（ＣＮＴ）との出力状態の組合せから決まる前記
   半導体素子（１１Ａ）の故障の有無判別データを記憶さ
   せる判別データ記憶手段（３２Ａ）と、 入力された各信号と判別データ記憶手段（３２Ａ）に記
   憶された判別データとを比較して前記半導体素子（１１
   Ａ）を含む構成要素の故障を自動検出する故障検出手段
   （３１Ａ、３２Ａ）とを備えた交流電源方式の負荷駆動
   制御装置。