JP4124438B2 - インターロック回路を有する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、事務機器などの、オペレータ保護のために設けられたインターロック回路を有する装置に関するもので、特にインターロック回路に用いられている回路開閉部品の接点保護技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より事務機器においては、インターロック回路が用いられており、例えば、その機器の前扉などの開閉にリンクするスイッチなどを用いて、モータなどの負荷駆動回路装置のＤＣ電源電圧の開閉を行うことで、オペレータに危険な動作状態が発生しないようにしている。これにより、仮に機器の電源が投入されている状態であっても、前扉などが開放されていれば、負荷の駆動電圧が印加されず、即ち負荷が動くことはなく、不測の事故を防止することができる。
一般的にこの構成を実現させるためには、インターロック回路として開閉したい電源電圧ラインを、その扉まで配回していき、その扉の開閉メカ機構により回路を開閉するスイッチに、配回した電源電圧ラインをシリアルに接続させる方法が挙げられる。
しかしながらこの方法の場合、インターロック回路として遮断したい負荷が大電流を要すると、その大電流をその扉まで配回す必要が出てしまい、ＥＭＣの観点からあまり望ましいものではない。また、インターロック機構としての扉類が複数存在する場合、また、遮断したい回路が複数存在する場合、それらは、その組み合わせ分スイッチが必要となる。例えば、前ドア、左ドア、右ドアとあり、どれが開いても回路を遮断でき、遮断回路として５Ｖ系、２４Ｖ系１、２４Ｖ系２と３系統あった場合、３×３＝９個ものスイッチが必要となってくる。
【０００３】
このため上記以外の方法として、負荷系の電源電圧ラインの遮断にリレーを用いて、そのリレーの駆動回路を、インターロックスイッチ（ドアスイッチ）で遮断させる方法もある。この場合、上記の遮断箇所３箇所、電源３系統の例で示すと、２４Ｖ系１をドアスイッチにて開閉できる構成とし、更にリレー駆動回路も割り当てる。そしてその駆動されるリレーとして、２回路入りのものを用い、ａ接点側を５Ｖ系、ｂ接点側を２４Ｖ系２として割り当てる。
この構成によれば、２４Ｖ系１（リレー駆動回路）を開閉するためのスイッチが３個と、２４Ｖ系２，５Ｖ系を開閉するリレー１個という、少ない部品構成にて、どこのドアが開いても、３系統の電源全てを遮断できるインターロック回路が実現出来ることになる。なお、この場合には、３個のドアスイッチを直列に接続して、２４Ｖ系１とリレーコイルの間に接続させる。なおもちろん、リレー駆動の電源はインターロック電圧（２４Ｖ系１，２４Ｖ系２，５Ｖ系）に限定する必要はない。
【０００４】
しかしながら一般的に、スイッチ、リレーといった回路開閉部品では、接点を閉じる際、負荷側に設けられた容量性負荷に突入電流が流れ込み、この突入電流によりアーク等が発生し、接点が溶着するという問題がある。また、負荷への通電中に接点開を行った場合、負荷のオン／オフを直接回路開閉部品で行うことになり、その際、接点間にアーク等が発生し、その通電電流値が大きい場合、接点が溶着してしまうという問題がある。
特にリレーの場合、一般的に同じ電流容量のスイッチと比較すると、アーク等に対する耐性が低いものが多く、そのため、通電時にオン／オフしない注意を払ったり、より突入電流を押さえる検討等が種々行われてきた。リレーの対処技術としては、特開２０００−２１５７７２公報記載の技術等が挙げられる。
【特許文献１】
特開２０００−２１５７７２公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
インターロックの回路開閉部品の接点を保護するといった観点で、突入電流自体を発生させない方法、突入電流を抑制する方法など、いろいろ検討されている。例えば、前者の突入電流自体を発生させない方法としては、インターロック用リレーの対処例として、特許文献１に記載の技術が挙げられ、また後者の抑制の方法としては、電流制限回路を付加する等、公知の技術は多く発表されており、また負荷容量を押さえつつ機能を満足をさせるというのも一つの方法である。
しかしながらこれら従来の方法は、全て接点閉時の突入電流に対するものである。前述したように、接点溶着の原因となり得るものとしてはもう一つ、負荷通電中の接点開動作がある。この場合、負荷のオフを回路開閉部品で直接行うことになり、その際、接点間にアーク等が発生し、その通電電流値が大きい場合、接点が溶着してしまうこともあり得る。ただ、電流値自体接点閉時の突入電流ほど大きくないので、１回１回の接点に与えるダメージは小さいが、確実に寿命を縮める動作といえる。
また、接点開動作、特にインターロックオフ動作の場合、ユーザに危険な動作が発生しないようにするため、ソフト介在無しに、メカ、ハード回路のみで直ちに駆動負荷の電源供給を断つようにしているのが一般的であり、リレーの通電電流を切ってからリレー自体をオフするということは行っていない。即ち、接点開時の接点保護は行われていないのが一般的である。
もちろん、複写機／プリンタといった「機器」としての仕様で、ＳＷ／リレーのオン／オフ回数というのは規定されており、その内訳として接点開でダメージを受けることを想定した通電中の接点閉というのも規定されている。しかしながらその規定は、一般的な使われ方をターゲットにしたものであり、ＳＷ／リレーのオン／オフ総数の少数にすぎない。
しかしながら、機器の調子があまりよくない場合には、メインＳＷのオン／オフは頻繁に行われ、またプリント紙の機械内の通りが悪ければジャムが多発し、ドア類の開閉も頻繁に行われることになる。この場合、ＳＷ、リレーの寿命を越えてしますこともあり得る。また、耐用年数を超えて使われる機器もかなり市場には存在しており、トラブルなく機器が稼働していても、寿命仕様を越えてしまう場合が多々ある。
そもそもインターロック回路は、オペレータ保護のための回路であるので、異常がないようにするのはもちろんであるが、異常があった場合でも、オペレータに危険な動作状態が発生しないように構成されているのが望ましいといえる。
本発明は、インターロックオフ時のリレー通電電流を遮断してからリレーをオフすることで、接点に負担を掛けない回路構成とし、またインターロックオン時突入電流の抑制（リレー接点の保護）ひいては電源ラインの電圧変動を抑制できるインターロック回路を有する装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、カバーの開閉に連動してオン、オフするスイッチと、該スイッチが挿入されている電源ラインにより動作し前段のリレーの出力が後段のリレーのトリガになるよう接続された複数のリレーと、各リレーの出力側に接続された負荷と電界コンデンサとを備え、前記カバー開閉動作により前記スイッチがオン、オフする場合、複数のリレーがシーケンシャルにオン、オフするインターロック回路を有する装置において、前記スイッチの接点開を検出し、前記リレーの各出力に接続されている負荷の駆動制御をオフする制御手段を備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記複数のリレーはパワーソースユニットに設けられ、前記制御手段は、前記パワーソースユニットとは独立して設けられることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係るインターロック回路を有する装置、例えば事務機器の構成図である。この装置は、ＰＳＵ１、負荷７〜９、ＢＣＵ１０、表示パネル１２を備えている。
インターロック回路は、スイッチ２とＰＳＵ１上のリレー３、４によって構成される。リレー３は、カバー（図示せず）の開閉に連動してオフ／オンするスイッチ２が挿入された＋２４Ｖをコイル電圧としており、出力には負荷８と電解コンデンサ５が接続されている。この電解コンデンサ５は、負荷８の電源デカップ用のパスコンとなっている。また更に、このリレー３の出力ラインには、もう一つのリレー４の駆動コイルも接続されており、このリレー４出力には、同様に負荷９と電解コンデンサ６が接続されている。電解コンデンサ６は負荷９の電源デカップ用のパスコンとなっている。
【０００８】
この回路構成において動作を説明すると、まず開いていた図示していないカバーが開くことで、スイッチ２がオフし、そこに接続された負荷７の電源デカップ用パスコンの放電がはじまる。その放電状態に応じて、リレー３のコイル電圧が下降し、リレー動作電圧の下限まで下がってくると、リレー３の接点がオープンになる。続けて、負荷８のデカップ用パスコン５の放電が始まり、放電具合に応じて、リレー４のコイル電圧が下降し、リレー動作電圧の下限まで下がってくると、リレー４の接点がオープンになる。
この間はコンデンサ容量や負荷系を含めた回路定数によるが、十数マイクロ〜数十マイクロｓｅｃオーダの時間となっている。その間は、そのラインに接続されたリレーの駆動コイルはオフせずにおり、正確には動作電圧（一般的に＋２４Ｖより少し低い電圧）まで下降したところで、初めてリレーの接点がオープンになり、デカップ用パスコンの放電動作が開始され、次段のリレーオフ動作へとつながっていく。
これらの動作により、スイッチ２、リレー３、４はソフト制御などの介在なしにシーケンシャルにオフさせることが可能となっている。なおこの特性はオン時にも有効であり、初段のスイッチ２がオンすると、その負荷の電解コンデンサが充電され、その充電状態に応じて次段のリレー３がオンし、さらにそこに接続された電解コンデンサ５が充電を開始し、次段のリレー４のオンにつながっていく。このように、オン動作もシーケンシャル動作となる。
なお、図１では１回路入りリレーを用いて説明しているが、もちろん２回路入りリレーでもこの構成は可能である。この場合、電圧の高い方、もしくはデカップコンデンサの容量の大きい方に段々に接続していけばよい。要は、充電、放電時間の長い方にすればよい。
【０００９】
本発明では上記シーケンシャルなオン／オフ動作をする回路に、さらにスイッチ２のオープン検知回路として、ＢＣＵ１０上のＣＰＵ１１がある。即ちスイッチ２の一端がＣＰＵ１１の入力ポートに接続されている。また、ＣＰＵ１１の出力ポートには、リレー負荷のドライバが接続されており、負荷７〜９の駆動を制御できる構成となっている。
スイッチ２のオープン検知をＣＰＵ１１にて行わせ、オープンが検知されたら、出力ポートに接続されたリレー負荷の駆動制御をオフする。ＣＰＵ１１のオープン検知の監視周期を、例えば割込入力、数マイクロｓｅｃオーダのタイマー監視等によりそれぞれの負荷系のオフディレイ時間（十数マイクロ〜数十マイクロｓｅｃオーダ）よりも早くする。
これにより、リレー出力ラインの電源断よりも先にそこに接続された負荷７〜９の駆動を切ることが可能となる。即ち、リレー３、４を遮断する前に、その負荷への通電を切ることが可能となる。またリレー出力の遮断動作自体には、ＣＰＵ１１が介在していないので、インターロックとしての動作も損なわない。なお、複数段に構成されたリレーに対し、負荷への通電遮断は、スイッチに近いものから行っていく必要がある。
以上のような動作により、リレー３、４の遮断はリレー負荷への通電をカットした状態で行うことが可能となり、リレーの接点保護の役目を果たせる。また、上記動作とは逆のスイッチオンの動作においても、負荷系に接続されたパスコンの充電動作により、やはりオンディレイを持たせることが可能となり、インターロックオン時の突入電流を時間的に分散させることが可能となる。これは、リレーのオン時の接点保護にもつながるが、リレーを介してその電源ラインとつながった電源ラインの電圧変動を抑制する効果が期待できる。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、複数のリレーを用い、それぞれにインターロック動作させる負荷系を振り分け、その特殊なリレー回路構成により、振り分けられた複数の負荷系電源がシーケンシャルにオン／オフをすることが可能となるので、インターロックオフ時のリレー通電電流を遮断してからリレーをオフすることが可能であり、接点に負担を掛けないインターロック回路を提供できる。
またインターロックオン時には、そのディレイ時間の効果により、突入電流を時間的に分散することが可能であり、これもリレー接点の保護につながり、そのときの電源ラインの電圧変動も押さえることが可能となる。これにより、より安全な機器の動作を保証できるインターロック回路を提供することができる。なお、機器の仕様回数以上にインターロック動作をさせたとしても、オペレータの危険動作を回避できることも可能となっている。
なお、本発明を実現するに際し、システム設計は副作用が少なく、機能とのトレードオフにもならない。また回路設計も比較的安易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るインターロック回路を有する装置、例えば事務機器の構成図である。
【符号の説明】
１ ＰＳＵ、２ スイッチ、３、４ リレー、７、８、９ 負荷、１０ ＢＣＵ、１１ ＣＰＵ

Claims (2)

1. カバーの開閉に連動してオン、オフするスイッチと、該スイッチが挿入されている電源ラインにより動作し前段のリレーの出力が後段のリレーのトリガになるよう接続された複数のリレーと、各リレーの出力側に接続された負荷と電界コンデンサとを備え、前記カバー開閉動作により前記スイッチがオン、オフする場合、複数のリレーがシーケンシャルにオン、オフするインターロック回路を有する装置において、
   前記スイッチの接点開を検出し、前記リレーの各出力に接続されている負荷の駆動制御をオフする制御手段を備えたことを特徴とするインターロック回路を有する装置。
2. 前記複数のリレーはパワーソースユニットに設けられ、前記制御手段は、前記パワーソースユニットとは独立して設けられることを特徴とする請求項１記載のインターロック回路を有する装置。

Images