JP4174238B2

JP4174238B2 - Interlock system

Info

Publication number: JP4174238B2
Application number: JP2002146753A
Authority: JP
Inventors: 隆渡延; 圭一松村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: JP2003336792A

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、すなわち負荷が動くことはなく、不慮の事故を防止することができる。
従来は、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る必要が出てしまい、不要輻射（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、インターロック用スイッチ（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できることになる。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。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）である必要はない。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、接点が閉じる際、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った。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、突入電流に対する特性が低いものが多く、その解決策として単純に定格の大きい部品を使用するという方法もあるが、コスト高になるといった問題もある。
そのため、より突入電流を押さえる検討が種々行われてきており、特開２０００−２１５７７２公報記載の技術では、半導体スイッチをリレー接点と直列に設けて、リレー接点が閉じてから遅延時間をおいて、半導体スイッチをＯＮにして突入電流を防止する技術が開示されている。
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満足をさせるというのも一つの方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれら従来の方法、例えば特開２０００−２１５７７２公報記載の技術は、突入電流自体を発生させない機構であるため、リレーの接点保護という観点では全く申し分ないが、回路の立ち上がり時間が遅れるため、システムとしての副作用が発生する虞があり、また、回路動作としても発振などに注意を払う必要があると共に、回路が複雑となって部品コストが高くなる問題がある。
また、電流制限回路を付加したり、負荷容量を押さえるといった方法では、突入電流を抑制することができても、機能とのトレードオフになり、負荷の選定に大きく影響するといった問題がある。
ところで、リレー接点の溶着の原因としては、上述したように、リレー回路ＯＮ時の突入電流が大きく起因しており、ピーク電流値、ｄＶ／ｄｔ、積算電流値などが大きいほど、ＯＮの度に、徐々に接点移転が起こっていくものである。すなわち、接点間ギャップが縮まる方向に接点自体の形状が変わっていき、最後には接点が溶着しＯＦＦしなくなるというものである。この現象は、ＡＣ（交流）負荷では比較的軽微であるのだが、インターロックのようなＤＣ（直流）負荷の場合、特に容量性負荷の場合、顕著に発生してしまう。
【０００５】
しかしながら、溶着の原因として、ＯＦＦ時の挙動も一因しており、電流が流れている状態でのＯＦＦ、流れていない状態でのＯＦＦにより変わってくる。一般的には、流れていない状態でのＯＦＦがリレー接点への影響が少ないと考えられており、確かに、電流が流れていない状態でのリレーＯＦＦでは、接点間に電気的な挙動はほとんど発生しない。また、電流が流れている状態でのリレーＯＦＦでは、その接点間電圧、流している電流値によって、その瞬間アークが発生し、場合によっては接点移転への結びつく要因といえる。
しかしながら、そのとき発生するアークは、リレーＯＮ時の突入電流によって発生した接点移転（接点が溶融堆積して増加した部分）を吹き払う効果があることも確認されており、接点移転に対し、防止効果を発揮する場合がある。もちろん、その接点間電圧、電流値が非常に大きい場合は、発生アークも大きくなるので、それ自体接点移転に寄与してしまう場合も多々ある。
しかしながら、アークの発生する最小接点間電圧、最小接点間電流値というのは、接点の材質で決まっており、接点移転に至らない程度で、ＯＮ時の突入電流による接点移転を吹き飛ばす程度のアークを意図的に発生させるのは、そのリレーの特性を調査すれば可能といえる。すなわち、リレーＯＦＦ時に、ある程度の接点間電圧、接点間電流を流しておくことで、ＯＮ時突入電流による接点移転を抑止する効果を狙うことができることになる。しいては、リレーのＯＮ／ＯＦＦトータルの動作で、接点移転を抑止することになり、リレーの寿命を延ばす効果が期待できる。
本発明は、係る課題に鑑み、システム設計として副作用が少なく、回路設計としても比較的容易に設計が可能で、しかも機能とのトレードオフにならないようにしてインターロックリレーとして長寿命な回路構成を有するインターロック回路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、本発明は、カバーの開閉に連動してオフ、オンするスイッチと、前記スイッチが挿入されている電源ラインにより動作するリレーを有するインターロックシステムにおいて、前記リレーの接点を介して電源の供給される負荷と、前記リレーの接点が閉動作したときの突入電流による接点移転を吹き飛ばす最低電圧及び最低電流を確保する擬似負荷と、前記負荷のオン・オフを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記負荷がオフに制御されている状態で、かつ、前記カバーの開動作により前記擬似負荷をオンとして、前記スイッチがオフとなった後の前記リレーがオンしている間のみ、前記リレーの接点に流れる電流量がある所定の値以下にならないように制御することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、インターロック回路としてリレーを用いることで、部品点数の削減、大電流電源ラインの長距離引き回しの回避を実現する。具体的には、カバーの開閉によりＯＦＦ／ＯＮを行いたい３系統の電源電圧に対し、３系統のスイッチを用いるのではなく、１系統をスイッチでＯＦＦ／ＯＮし、その１系統で動作させる２回路（２接点）入りリレーにより、残りの２系統をＯＦＦ／ＯＮする構成をとることで実現させる。
この構成により、仮に、カバー開閉箇所が３カ所あった場合スイッチが３×３＝９個必要なのに対し、スイッチ３個、リレー１個の部品点数でＯＦＦ／ＯＮが可能となり、また、３系統の電源全てをカバーまで配回していたのが、１系統のみの配回しですむことになる。
また本発明では、使用するリレーの接点材料からＯＦＦ時アークの発生する最小接点間電圧、最小電流値を求め、さらにアークが発生し突入電流による接点移転を吹き飛ばすだけの接点間電圧、接点電流を把握しておく。この求まった電圧、電流から接続すべき負荷を選定する。これにより、その負荷が駆動しているときのインターロック動作としては、ＯＮ時突入電流による接点移転を吹き飛ばす効果が期待できる。
【０００８】
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の概略図である。本インターロック回路は、スイッチ２を有するＰＳＵ(パワーサプライユニット)１と、負荷４を有するＢＣＵ(ベースエンジンコントロールユニット)３とから構成されている。
ＰＳＵ１はリレー１１を有する。ＢＣＵ３は、ＣＰＵ２１、第１、第２のドライバ２２、２３、擬似負荷２４を有する。リレー１１は、カバー（図示せず）の開閉に連動してＯＦＦ／ＯＮするスイッチ２が挿入された＋２４Ｖをコイル電圧とする。
図示しないカバーが開くことでスイッチ２がＯＦＦし、リレー１１のコイル電圧への＋２４Ｖの供給が絶たれる。それに伴いリレー１１の接点１１ａがオープンになり、負荷４への＋２４Ｖの供給が絶たれる。ここまでは、従来のインターロックリレー回路と同じである。
【０００９】
以下、本発明のインターロック回路に関わる動作を説明する。ＣＰＵ２１が負荷４を駆動指示しているときは、第２のドライバ２３がＯＮしており、このとき、第２のドライバ２３と並列に接続された第１のドライバ２２はＯＦＦしていることになる。
次にＣＰＵ２１が負荷４を停止指示した場合、第２のドライバ２３はＯＦＦしており、このとき第１のドライバ２２（２入力）は第２のドライバ２３と同入力でない方の入力２２ａに依存することになる。その入力２２ａは、スイッチ２のオープン検知回路に接続されており、スイッチ２、すなわちインターロックを構成するカバーが開いたとき、Ｌを検知し、第１のドライバ２２はＯＮすることになる。
第１のドライバ２２自体ＯＮ状態であるが、実際には、そこに接続されたリレー１１がＯＮしている間だけ通電がなされることになる。これにより、負荷４が停止しており、かつスイッチ２がオープンになりリレー１１がオープンになる間のみ、疑似負荷２４を通して電流が流れることになる。
なお、疑似負荷２４としては、前述したように、アークが発生しＯＮ時突入電流による接点移転を吹き飛ばすだけの最低電圧、最低電流値を確保できる値を選定することになる。
これにより、いついかなる時にリレーＯＦＦしても、ＯＮ時突入電流の接点移転を吹き飛ばすアークが発生し、トータルの接点移転量を抑止することが可能となる。いわばインターロックリレーの寿命を延ばす（縮めない）効果が期待できる。
なお、本実施形態では１つの負荷系しか記載されていないが、複数の負荷系についても、同様に疑似負荷を接続することで、同様の効果が期待できることは言うまでもない。また、２回路入りリレーにおいても同様である。
【００１０】
以上説明したように、本発明では、接続された各負荷に対し、その負荷がＯＦＦしていて、かつインターロックがＯＦＦしたときにのみ、ＯＮする疑似負荷を接続させており、その疑似の負荷電流値としては、正の負荷電流値と等しくなるように疑似負荷は決められている。
これにより負荷ＯＦＦ時でも、ＯＮ時突入電流による接点移転を吹き飛ばす効果が期待できる接点間電圧、通電電流を流すことが可能であり、いついかなる時にリレーＯＦＦしても、ＯＮ時突入電流の接点移転を抑止する効果が働くことになり、システム設計として副作用が少なく、回路設計としても比較的安易な設計で作り上げることができ、また機能とのトレードオフにならないで、インターロックリレーとして寿命を縮めない回路構成を提供することが可能となる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、システム設計として副作用が少なく、回路設計としても比較的安易な設計で作り上げることができ、また機能とのトレードオフにならないで、インターロックリレーとして寿命を縮めない回路構成を有するインターロック回路を提供することができる。
【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の概略図である。
【符号の説明】
２スイッチ、１１リレー、２１ＣＰＵ(制御手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an interlock circuit provided for protecting an operator of office equipment or the like, and more particularly to a contact protection technique for a circuit switching part used in the interlock circuit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in office equipment, an interlock circuit is used. For example, a DC link voltage of a load driving circuit device such as a motor is opened and closed by using a switch linked to opening and closing of the front door of the equipment. This prevents a dangerous operating state from occurring for the operator. As a result, even if the device is powered on, if the front door is open, the load drive voltage is not applied, that is, the load will not move, preventing accidents. can do.
Conventionally, in general, in order to realize this configuration, a power supply voltage line that is to be opened and closed as an interlock circuit is routed to the door, and a switch that opens and closes the circuit by the door opening and closing mechanism is distributed to the switch. There is a method of serially connecting the power supply voltage lines.
However, in the case of this method, if a load to be cut off as an interlock circuit requires a large current, it is necessary to distribute the large current to the door, which is not desirable from the viewpoint of unnecessary radiation (EMC). In addition, when there are a plurality of doors as an interlock mechanism, and when there are a plurality of circuits to be shut off, they need switches for the combination. For example, there are front door, left door, and right door, and the circuit can be shut off regardless of which is open. If there are 3 systems of 5V system, 24V system, 24V system 2 and 2 systems, 3 × 3 = 9 A switch is needed.
[0003]
For this reason, as a method other than the above, there is a method in which a relay is used to cut off the power supply voltage line of the load system, and the drive circuit of the relay is cut off by an interlock switch (door switch). In this case, as shown in the example of the three shut-off points and the three power sources, the 24V system 1 can be opened and closed by a door switch, and a relay drive circuit is also assigned. As the relay to be driven, a relay with two circuits is used, and the a contact side is assigned as 5V system and the b contact side is assigned as 24V system 2.
According to this configuration, where the door opens with a small number of components, three switches for opening and closing the 24V system 1 (relay drive circuit) and one relay for opening and closing the 24V system 2 and 5V. In addition, an interlock circuit that can cut off all three power sources can be realized. In this case, three door switches are connected in series and connected between the 24V system 1 and the relay coil. Of course, the relay drive power supply need not be the interlock voltage (24V system, 24V system 2, 5V). However, in general, in circuit switching parts such as switches and relays, when a contact is closed, an inrush current flows into a capacitive load provided on the load side, and an arc or the like is generated by this inrush current, and the contact is welded. was there. In particular, in the case of a relay, compared to a switch having the same current capacity, in general, many of them have low characteristics against inrush current, and there is a method of simply using a component with a large rating as a solution, but the cost increases. There is also a problem.
Therefore, various studies have been made to further suppress the inrush current. In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-215772, a semiconductor switch is provided in series with the relay contact, and a delay time is set after the relay contact is closed. A technique for turning on a semiconductor switch to prevent an inrush current is disclosed.
As the latter suppression method, many known techniques such as adding a current limiting circuit have been published, and one method is to satisfy the function while suppressing the load capacity.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since these conventional methods, for example, the technology described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-215772, are mechanisms that do not generate an inrush current itself, they are quite satisfactory from the viewpoint of relay contact protection. As a circuit operation, it is necessary to pay attention to oscillation and the like, and there is a problem that the circuit becomes complicated and the component cost increases.
In addition, in the method of adding a current limiting circuit or suppressing the load capacity, there is a problem that even if the inrush current can be suppressed, there is a trade-off with the function and the load selection is greatly affected.
By the way, as described above, the cause of the welding of the relay contact is largely due to the inrush current when the relay circuit is ON, and the larger the peak current value, dV / dt, integrated current value, etc. Gradually, contact transfer will occur. That is, the shape of the contact itself changes in a direction in which the gap between the contacts is reduced, and finally the contact is welded and does not turn off. Although this phenomenon is relatively slight with an AC (alternating current) load, it occurs remarkably in the case of a DC (direct current) load such as an interlock, particularly in the case of a capacitive load.
[0005]
However, the cause of welding is partly due to the behavior at the time of OFF, and varies depending on OFF when current is flowing and OFF when current is not flowing. In general, it is considered that OFF when there is no flow has little effect on the relay contacts. Certainly, when the relay is OFF when no current flows, there is almost no electrical behavior between the contacts. Does not occur. In addition, when the relay is turned off while a current is flowing, an instantaneous arc is generated depending on the voltage between the contacts and the value of the flowing current, and in some cases, it can be said that this is a factor that leads to contact transfer.
However, it has also been confirmed that the arc generated at that time has the effect of blowing off the contact transfer generated by the inrush current when the relay is turned on (the portion where the contact has melted and accumulated), which prevents contact transfer. It may be effective. Of course, when the voltage and current between the contacts are very large, the generated arc also becomes large, which often contributes to the contact transfer itself.
However, the minimum contact-to-contact voltage and minimum contact-current value at which arcs are generated are determined by the material of the contact, and do not lead to contact transfer, but an arc that blows away contact transfer due to inrush current at ON. It can be generated intentionally by investigating the characteristics of the relay. That is, when a relay is turned off, a certain amount of voltage between contacts and current between contacts are allowed to flow, so that it is possible to aim at an effect of suppressing contact transfer due to an inrush current when ON. Therefore, the relay ON / OFF total operation suppresses contact transfer, and the effect of extending the life of the relay can be expected.
In view of such problems, the present invention has a long-life circuit configuration as an interlock relay that has few side effects as a system design, can be designed relatively easily as a circuit design, and does not become a trade-off with functions. It is an object to provide an interlock circuit having the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention is, off in conjunction with the opening and closing of the cover, and a switch which is turned on, the interlock system having a relay which operates by a power supply line for the switch is inserted, the contacts of the relay A load supplied with power via the relay, a pseudo load that secures a minimum voltage and a minimum current that blows away the contact transfer due to an inrush current when the contact of the relay is closed, and a control that controls on / off of the load And the control unit turns on the pseudo load by opening the cover and turns off the switch and turns off the switch. only during the oN characterized that you control so as not to be below a predetermined value in the amount of current flowing through the contacts of the relay.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, by using a relay as an interlock circuit, it is possible to reduce the number of parts and avoid the long-distance routing of a large current power supply line. Specifically, for the three power supply voltages to be turned OFF / ON by opening / closing the cover, instead of using the three system switches, one system is turned OFF / ON and the one system is operated 2 This is realized by adopting a configuration in which the remaining two systems are turned OFF / ON by a relay with a circuit (two contacts).
With this configuration, if there are 3 cover opening / closing locations, 3 × 3 = 9 switches are required, but it is possible to turn off / on with the number of parts of 3 switches and 1 relay. Distribution of all power supplies to the cover requires only one distribution.
Further, in the present invention, the minimum contact voltage and minimum current value at which an arc is generated when OFF is determined from the contact material of the relay to be used. Keep track. The load to be connected is selected from the obtained voltage and current. Thereby, as an interlock operation when the load is driven, an effect of blowing off the contact transfer due to the inrush current at the time of ON can be expected.
[0008]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an interlock circuit according to an embodiment of the present invention. The interlock circuit includes a PSU (power supply unit) 1 having a switch 2 and a BCU (base engine control unit) 3 having a load 4.
The PSU 1 has a relay 11. The BCU 3 includes a CPU 21, first and second drivers 22 and 23, and a pseudo load 24. The relay 11 uses + 24V in which the switch 2 that is turned OFF / ON in conjunction with opening / closing of a cover (not shown) is inserted as a coil voltage.
When the cover (not shown) is opened, the switch 2 is turned off, and the supply of + 24V to the coil voltage of the relay 11 is cut off. Accordingly, the contact 11a of the relay 11 is opened, and the supply of + 24V to the load 4 is cut off. Up to here, it is the same as the conventional interlock relay circuit.
[0009]
Hereinafter, operations related to the interlock circuit of the present invention will be described. When the CPU 21 instructs to drive the load 4, the second driver 23 is ON, and at this time, the first driver 22 connected in parallel with the second driver 23 is OFF. Become.
Next, when the CPU 21 instructs the load 4 to stop, the second driver 23 is OFF, and at this time, the first driver 22 (two inputs) depends on the input 22a that is not the same input as the second driver 23. Will do. The input 22a is connected to the open detection circuit of the switch 2, and when the switch 2, that is, the cover constituting the interlock is opened, L is detected and the first driver 22 is turned on.
Although the first driver 22 itself is in an ON state, in reality, energization is performed only while the relay 11 connected thereto is ON. As a result, the current flows through the pseudo load 24 only while the load 4 is stopped and the switch 2 is opened and the relay 11 is opened.
As described above, the pseudo load 24 is selected to have a minimum voltage and a minimum current value sufficient to blow off contact transfer due to an inrush current when an arc is generated and ON.
As a result, an arc that blows off the contact transfer of the inrush current when the relay is turned off is generated at any time and at any time, and the total contact transfer amount can be suppressed. In other words, the effect of extending the life of the interlock relay can be expected.
Although only one load system is described in the present embodiment, it goes without saying that the same effect can be expected for a plurality of load systems by similarly connecting pseudo loads. The same applies to relays with two circuits.
[0010]
As described above, in the present invention, for each connected load, a pseudo load that is turned on only when the load is OFF and the interlock is OFF is connected. As the current value, the pseudo load is determined to be equal to the positive load current value.
As a result, even when the load is OFF, it is possible to flow the contact-to-contact voltage and energizing current that can be expected to blow off the contact transfer due to the inrush current when ON. As a system design, there are few side effects, the circuit design can be made with a relatively easy design, and there is no trade-off with the function, so the life as an interlock relay is not shortened. A circuit configuration can be provided.
[0011]
【The invention's effect】
According to the present invention, the system design has few side effects, the circuit design can be made with a relatively easy design, and it has a circuit configuration that does not shorten the life as an interlock relay without making a trade-off with the function. An interlock circuit can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an interlock circuit according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 switches, 11 relays, 21 CPU (control means)

Claims

In an interlock system having a switch that is turned off and on in conjunction with opening and closing of the cover, and a relay that is operated by a power line in which the switch is inserted, a load that is supplied with power via the contact of the relay, A pseudo load that secures a minimum voltage and a minimum current to blow away contact transfer due to an inrush current when the relay contact is closed, and a control unit that controls on / off of the load, the control unit, Only when the load is controlled to be turned off and the pseudo load is turned on by opening the cover and the relay is turned on after the switch is turned off. interlock system, characterized that you control so as not to be below a predetermined value in the amount of current flowing.