JP4737153B2 - 交流電磁弁の保護装置 - Google Patents

Description

この発明は、交流電磁弁の保護装置に関する。

交流電圧により駆動される交流電磁弁は、動作時に、スプール部に油中のゴミ(コンタミナント)などの異物が混入してスプールロックした場合、保持電流以上の電流がコイルに流れ続けて、最終的にコイル焼損に至っていた。

このような交流電磁弁のコイル電流が交流であることから、従来、交流電磁弁の保護装置としては、ヒューズにより保護するものがある(例えば、特開平１１−９４１１８号公報(特許文献１)参照)。このヒューズを用いて交流電磁弁を保護する場合、短絡,地絡などの一瞬の過電流保護はできるが、過大な電流がコイルに流れるのではなく、スプールロックなどのように保持電流の数倍前後の過負荷電流が流れ続ける場合は、ヒューズで確実に保護することはできない。このため、交流電磁弁は、スプールロックが発生した場合、コイルが焼損するものであると一般的に認知されている。

上記交流電磁弁のコイルの焼損を避けるために、整流器付き電磁弁(ＡＣ電源を電磁弁内部でＤＣ電源に変換するダイオードブリッジ内蔵タイプ)を使用する場合もあるが、ソレノイド消磁時の応答性が遅いという問題がある。また、ＤＣタイプの電磁弁を選定する場合もあるが、システムによってはＡＣタイプでないと採用できない場合もある。また、回路的に保護をかけるためにＡＣ電流を検出するには、一般的にＣＴ(電流センサ)を使用することが考えられるが、ＣＴが高価であると共にＣＴ用の部品スペースが必要であり、実用的でない。また、ＣＴ以外のセンサで電流検出する場合、回路自体が複雑になり、コストと実装スペースが問題になる。
特開平１１−９４１１８号公報

そこで、この発明の課題は、低コストで交流電磁弁のスプロールロック時などの過負荷を検出でき、過負荷時に電源を遮断して交流電磁弁のコイルの焼損を防止できる交流電磁弁の保護装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の交流電磁弁の保護装置は、
油圧ポンプシステムに用いられる交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる交流電流をオンオフするスイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn)と、
上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる交流電流を検出するための抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)と、
上記抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)により検出された上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流の累積値が、上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)がスプールロックした過負荷時に上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流の累積値に対応する所定値以上であるか否かを判別する交流電流判別部(１１,１１-1,１１-2,…,１１-n)と、
上記交流電流判別部(１１,１１-1,１１-2,…,１１-n)の判別結果に基づいて、上記抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)により検出された上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流の累積値が上記所定値以上であるときに、上記スイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn)をオフにする制御部(１３,２３,３３)と
を備えることを特徴とする。

上記構成の交流電磁弁の保護装置によれば、上記交流電流判別部が抵抗により検出された油圧ポンプシステムに用いられる交流電磁弁のコイルに流れる交流電流の累積値が、上記交流電磁弁がスプールロックした過負荷時に上記交流電磁弁のコイルに流れる上記交流電流の累積値に対応する所定値以上であると判別すると、上記制御部によりスイッチ部をオフすることによって、例えば、交流電磁弁のスプール部に油中のゴミが詰まってスプールロックした過負荷時に、コイルに保持電流の数倍の電流が流れ続けて、電磁弁のコイルが焼損するのを未然に防ぐことができる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置では、上記交流電流判別部は、上記抵抗の両端に生じる交流電圧を整流することにより上記交流電流判別部用電源となる直流電圧を生成する整流回路を有する。

上記実施形態によれば、上記交流電流判別部の整流回路によって、抵抗の両端に生じる交流電圧を整流して交流電流判別部用電源となる直流電圧を生成することによって、保護装置用の電源回路を別に設ける必要がなく、回路構成を簡略化できる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置では、上記交流電流判別部が上記抵抗により検出された上記交流電磁弁のコイルに流れる上記交流電流の累積値が上記所定値以上であると判別すると、上記制御部から異常信号を出力する。

上記実施形態によれば、上記交流電流判別部が抵抗により検出された交流電磁弁のコイルに流れる交流電流の累積値が所定値以上であると判別したときに、制御部から異常信号を出力することによって、例えば外部のコントローラ側で交流電磁弁が異常状態であることを把握できる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置では、上記制御部は、上記交流電流判別部が上記抵抗により検出された上記交流電磁弁のコイルに流れる上記交流電流の累積値が上記所定値以上であると判別して、上記スイッチ部をオフするとき、上記スイッチ部のオフを所定時間遅延させる。

例えば、工作機械に用いられる油圧ポンプシステムにおいて、この交流電磁弁の保護装置を用いて、異常が発生次第、すぐに電源遮断停止する方式を採用する場合もあるが、主機側の工作機械によってはすぐにアラーム停止すると加工が途中で停止することが問題となる場合もある。

そこで、上記実施形態によれば、上記制御部によりスイッチ部のオフを所定時間遅延させることによって、すぐに電源遮断するのではなく、所定期間交流電磁弁の過負荷状態を保持したままで、加工などが終了するまで続けるようにすることができる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置では、
上記交流電磁弁が複数であり、
上記複数の交流電磁弁に夫々対応する上記スイッチ部が複数であって、
上記制御部は、上記複数のスイッチ部を択一的にオン動作させ、
上記複数のスイッチ部のうちのオン動作する１つの上記交流電磁弁のコイルに流れる上記交流電流を、１組の上記抵抗と上記交流電流判別部により検出して判別する。

上記実施形態によれば、複数の交流電磁弁に夫々対応する複数のスイッチ部を制御部により択一的にオン動作させて、１組の上記抵抗と上記交流電流判別部により、複数の交流電磁弁のうちのオン動作する１つの交流電磁弁のコイルに流れる交流電流を検出して判別するので、複数の交流電磁弁のうちのどの電磁弁が異常であるかを判別できる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置では、
上記交流電磁弁が複数であり、
上記複数の交流電磁弁に夫々対応する上記スイッチ部を複数備え、
上記制御部は、上記複数のスイッチ部を択一的にオン動作させ、
上記抵抗を上記交流電磁弁毎に設け、
上記各抵抗により検出された上記交流電流を判別する上記交流電流判別部を、上記交流電磁弁毎に設けた。

上記実施形態によれば、複数の交流電磁弁に夫々対応する複数のスイッチ部を制御部により択一的にオン動作させて、上記交流電磁弁毎に設けられた各抵抗により、オン動作する１つの交流電磁弁のコイルに流れる交流電流を検出して、検出された交流電流を、交流電磁弁毎に設けられた各交流電流判別部により判別するので、複数のスイッチ部のうちのどの電磁弁が異常であるかを判別できる。また、上記交流電磁弁毎に抵抗と交流電流判別部を設けているので、電流容量の異なる複数の交流電磁弁の異常検出に対応できる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置では、
交流電源から上記交流電磁弁のコイルに印加される交流電圧を遮断する電源遮断部を備え、
上記交流電流判別部が上記抵抗により検出された上記交流電磁弁のコイルに流れる上記交流電流の累積値が所定値以上であると判別すると、上記電源遮断部に電源遮断信号を出力する電源遮断信号出力部と
を備えた。

上記実施形態によれば、上記交流電流判別部が抵抗により検出された交流電磁弁のコイルに流れる交流電流の累積値が所定値以上であると判別すると、電源遮断信号出力部から電源遮断部に電源遮断信号を出力することによって、交流電磁弁のコイルに印加される交流電圧を電源遮断部により遮断する。これにより、上記制御部によりスイッチ部をオフしようとしても故障によりオフしない場合、過負荷時に電源を遮断して交流電磁弁のコイルの焼損を確実に防止できる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置では、
交流電源から上記交流電磁弁のコイルに印加される交流電圧を遮断する電源遮断部を備え、
上記交流電流判別部が上記抵抗により検出された上記交流電磁弁のコイルに流れる上記交流電流の累積値が所定値以上であると判別すると、上記制御部は、上記電源遮断部に電源遮断信号を出力する。

上記実施形態によれば、上記交流電流判別部が抵抗により検出された交流電磁弁のコイルに流れる交流電流の累積値が所定値以上であると判別すると、制御部から電源遮断部に電源遮断信号を出力することによって、交流電磁弁のコイルに印加される交流電圧を電源遮断部により遮断する。これにより、上記制御部によりスイッチ部をオフしようとしても故障によりオフしない場合、過負荷時に電源を遮断して交流電磁弁のコイルの焼損を確実に防止できる。

以上より明らかなように、この発明の交流電磁弁の保護装置によれば、低コストで油圧ポンプシステムに用いられる交流電磁弁のスプロールロック時などの過負荷を検出でき、過負荷時に電源を遮断して交流電磁弁のコイルの焼損を防止できる交流電磁弁の保護装置を実現することができる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置によれば、交流電流判別部が、抵抗の両端に生じる交流電圧を整流して交流電流判別部の直流電源を生成する整流回路を有することによって、保護装置用の電源回路を別に設ける必要がなくなり、回路構成を簡略化できる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置によれば、上記交流電流判別部が抵抗により検出された交流電磁弁のコイルに流れる交流電流の累積値が所定値以上であると判別したときに、制御部から異常信号を出力することによって、例えば外部のコントローラ側で交流電磁弁が異常状態であることを把握できると共に、アラーム情報である異常信号を上位(主機側)に送信できるので、主機側でもアラーム状態を把握できる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置によれば、上記制御部によりスイッチ部のオフを所定時間遅延させることによって、すぐに電源遮断するのではなく、所定期間交流電磁弁の過負荷状態を保持し、加工が終了するまでの間、その過負荷状態を保持し続けるようにすることが可能となる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置によれば、複数の交流電磁弁に夫々対応する複数のスイッチ部を制御部により択一的にオン動作させて、１組の抵抗と交流電流判別部により、複数のスイッチ部のうちのオン動作する１つの交流電磁弁のコイルに流れる交流電流を検出して判別するので、複数のスイッチ部のうちのどの電磁弁が異常であるかを判別することができる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置によれば、複数の交流電磁弁に夫々対応する複数のスイッチ部を制御部により択一的にオン動作させて、交流電磁弁毎に設けられた各抵抗により、オン動作する１つの交流電磁弁のコイルに流れる交流電流を検出して、検出された交流電流を、交流電磁弁毎に設けられた各交流電流判別部により判別するので、複数の交流電磁弁のうちのどの電磁弁が異常であるかを判別することができると共に、電流容量の異なる複数の交流電磁弁の異常検出にも対応することができる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置によれば、上記交流電流判別部が抵抗により検出された交流電磁弁のコイルに流れる交流電流の累積値が所定値以上であると判別すると、電源遮断信号出力部から電源遮断部に電源遮断信号を出力することによって、交流電磁弁のコイルに印加される交流電圧を電源遮断部により遮断するので、制御部によりスイッチ部をオフしようとしても故障によりオフしない場合、過負荷時に電源を遮断して交流電磁弁のコイルの焼損を確実に防止することができる。

また、一実施形態の交流電磁弁の保護装置によれば、上記交流電流判別部が抵抗により検出された交流電磁弁のコイルに流れる交流電流の累積値が所定値以上であると判別すると、制御部から電源遮断部に電源遮断信号を出力することによって、交流電磁弁のコイルに印加される交流電圧を電源遮断部により遮断するので、制御部によりスイッチ部をオフしようとしても故障によりオフしない場合、過負荷時に電源を遮断して交流電磁弁のコイルの焼損を確実に防止することができる。

以下、この発明の交流電磁弁の保護装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１Ａはこの発明の第１実施形態の交流電磁弁の保護装置を用いた油圧ポンプシステムの要部の構成図を示している。この油圧ポンプシステムは、工作機械や一般産業機械に使用される。

図１Ａに示すように、この油圧ポンプシステムは、交流電源１０(例えばＡＣ１００ＶまたはＡＣ２００Ｖ)の一方の出力端に一端が接続されたヒューズＦuと、上記ヒューズＦuの他端に一端が接続された抵抗Ｒsと、上記抵抗Ｒsの他端に一端が接続された電源遮断部の一例としてのソリッドステートリレー(ＳＳＲ)ＳＷ0と、上記ソリッドステートリレーＳＷ0の他端に夫々一端が接続されたスイッチ部の一例としてのソリッドステートリレー(ＳＳＲ)ＳＷ1〜ＳＷn(ｎは２以上の整数)と、上記ソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnの他端にコイル(図示せず)の一端が接続され、コイルの他端が交流電源１０の他方の出力端に接続された交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶn(ｎは２以上の整数)とを備えている。上記抵抗Ｒsは、交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnに流れる電流を検出する。

また、この油圧ポンプシステムは、抵抗Ｒsに流れる交流電流を判別する交流電流判別部の一例としての交流電流判別回路１１と、上記交流電流判別回路１１からの信号を受けて、設定時間(この第１実施形態では１５０ｍｓ)、過負荷アラーム信号を出力する電源遮断信号出力部の一例としてのタイマー回路１２と、上記タイマー回路１２から出力された過負荷アラーム信号を受けて、電磁弁駆動信号をオフにすると共に、外部に異常信号を出力する制御部１３と、上記制御部１３により制御される表示部１４とを備えている。上記タイマー回路１２から出力された過負荷アラーム信号(電源遮断信号)により、ソリッドステートリレーＳＷ0は、設定時間オフして、交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnに供給される電源を遮断する。

上記制御部１３は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなり、ソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnの夫々に電磁弁駆動信号を出力して、ソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnを択一的にオン動作させる。

上記抵抗Ｒsと交流電流判別回路１１とタイマー回路１２と制御部１３で交流電磁弁の保護装置を構成している。

図１Ｂは上記交流電流判別回路１１の回路図を示している。この交流電流判別回路１１は、図１Ｂに示すように、交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶn(図１Ａに示す)の駆動時に抵抗Ｒs(図１Ａに示す)の両端に生じる交流電圧を、ショットキダイオードＤ1〜Ｄ4からなる整流回路の一例としてのダイオードブリッジにより全波整流する。上記ダイオードブリッジの正極側と負極側との間に、直列接続された抵抗Ｒ６,Ｒ７,Ｒ８を接続し、抵抗Ｒ８にコンデンサＣ２を並列に接続している。上記抵抗Ｒ６,Ｒ７,Ｒ８は、抵抗Ｒsの両端電圧を所定の電圧レベルまで低減する分圧回路である。

また、上記ダイオードブリッジの正極側に抵抗Ｒ１２の一端を接続し、その抵抗Ｒ１２の他端とダイオードブリッジの負極側との間にコンデンサＣ１を接続している。上記抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１で、ダイオードブリッジの出力電圧を平滑にしてこの交流電流判別回路１１の直流電源を生成するためのローパスフィルタを構成している。上記コンデンサＣ１の正極側をコンパレータＩＣ１の正側電源端子に接続し、コンデンサＣ１の負極側をコンパレータＩＣ１の負側電源端子に接続している。上記抵抗Ｒ７,Ｒ８の接続点をコンパレータＩＣ１の非反転入力端子に接続している。

また、上記コンデンサＣ１の正極側に抵抗Ｒ１３の一端を接続し、抵抗Ｒ１３の他端をシャントレギュレータＩＣ２のカソード端子に接続している。上記シャントレギュレータＩＣ２のアノード端子をコンデンサＣ１の負極側に接続している。また、上記シャントレギュレータＩＣ２のカソード端子と基準端子をコンパレータＩＣ１の反転入力端子に接続している。上記シャントレギュレータＩＣ２のカソード端子とアノード端子との間にコンデンサＣ３を接続している。

そして、上記コンパレータＩＣ１の正側電源端子に抵抗Ｒ９の一端を接続し、抵抗Ｒ９の他端をダイオードＤ５のアノード端子に接続している。上記ダイオードＤ５のカソード端子をフォトカプラＰＣ１の発光ダイオード部の一端に接続し、その発光ダイオード部の他端をコンパレータＩＣ１の出力端子に接続している。上記フォトカプラＰＣ１の出力トランジスタ部のコレクタに抵抗Ｒ１０を介して電源(制御部１３側の電源)を接続し、その出力トランジスタ部のエミッタをグランド(制御部１３側のグランド)に接続している。

上記フォトカプラＰＣ１の出力トランジスタ部のコレクタから、交流電流判別回路１１の判別結果を表す検出信号が出力される。

上記コンパレータＩＣ１の正側電源端子に、シャントレギュレータＩＣ２のカソード端子から過負荷検出レベルを設定するための基準電圧が印加される。そして、その基準電圧と抵抗Ｒ８の両端電圧とをコンパレータＩＣ１により比較して、基準電圧よりも抵抗Ｒ８の両端電圧が高いときに抵抗Ｒs(図１Ａに示す)に流れる交流電流の累積値が所定値以上であるとしてコンパレータＩＣ１の出力端子からローレベルの信号が出力されて、フォトカプラＰＣ１を介して絶縁された検出信号を出力する。

そうして、上記検出信号を受けた図１Ａに示すタイマー回路１２は、設定時間(この第１実施形態では１５０ｍｓ)、過負荷アラーム信号をオン(ローレベル)する。そして、制御部１３は、過負荷アラーム信号がオンであると判別すると、オン動作している交流電磁弁に対応する電磁弁駆動信号をオフにする。さらに、過負荷アラーム信号をオン(ローレベル)すると、ソリッドステートリレーＳＷ0はオフして、交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnに供給される電源を遮断する。

また、制御部１３によって、表示部１４にアラーム表示を行うと共に、主機コントローラ１５側にも異常信号を出力して通報する。

図２は通常動作時の各部の波形を示しており、上からダイオードブリッジ(Ｄ１〜Ｄ４)の出力、コンデンサＣ１の両端電圧、コンパレータＩＣ１の非反転入力端子(＋)、コンパレータＩＣ１の反転入力端子(−)、フォトカプラＰＣ１の出力を示している。図２において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表している(横軸の目盛りは５０ｍｓ／div、縦軸の目盛りは０.５Ｖ／div)。

通常動作時、図２に示すように、交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのいずれかがオン動作して抵抗Ｒsに交流電流が流れると、ダイオードブリッジの出力(全波整流波形)が立ち上がる。そのダイオードブリッジの出力の立ち上がりに遅れて、コンデンサＣ１の両端電圧がゆっくりと立ち上がり、コンパレータＩＣ１の非反転入力端子(＋)の入力電圧とコンパレータＩＣ１の反転入力端子(−)の入力電圧も立ち上がる。通常動作時は、コンパレータＩＣ１の反転入力端子の入力電圧が非反転入力端子の入力電圧(基準電圧)を越えないので、フォトカプラＰＣ１の出力はハイレベルのままとなる。

一方、図３は過負荷時の各部の波形を示しており、横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表している(横軸の目盛りは５０ｍｓ／div、縦軸の目盛りは０.５Ｖ／div)。

この過負荷時は、図３に示すように、コンパレータＩＣ１の反転入力端子の入力電圧が非反転入力端子の入力電圧(基準電圧)を上回ったときにコンパレータＩＣ１の出力がハイレベルからローレベルとなり、フォトカプラＰＣ１の発光ダイオード部を駆動する。その結果、検出信号の立下りエッジにてタイマー回路１２がスタートし、設定時間(１５０ｍｓ)、過負荷アラーム信号(フォトカプラ出力)がローレベルに保持される。

過負荷アラーム信号がローレベルになることにより、ソリッドステートリレーＳＷ0がオフして、ダイオードブリッジの出力(全波整流波形)がゼロになると共に、コンデンサＣ１の両端電圧とコンパレータＩＣ１の反転入力端子の入力電圧も徐々に低下する。

上記油圧ポンプシステムでは、過負荷時、タイマー回路１２からの信号を検出後、すぐに該当する交流電磁弁をオフにしているが、システムを早急に停止することができない場合は、所定時間経過した後、該当する交流電磁弁をオフにしてもよい。

上記構成の交流電磁弁の保護装置によれば、交流電流判別回路１１が、抵抗Ｒsにより検出された交流電流(交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのいずれか１つのオン動作している交流電磁弁のコイルに流れる交流電流) の累積値が所定値以上であると判別すると、制御部１３によりソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnのうちのオン動作する交流電磁弁に対応するソリッドステートリレーをオフすることによって、例えば、交流電磁弁のスプール部に油中のゴミが詰まった場合に、スプールロックによりコイルに保持電流の数倍の電流が流れ続けて、電磁弁のコイルが焼損するのを未然に防ぐことができる。

また、上記整流回路であるダイオードブリッジ(Ｄ１〜Ｄ４)よって、抵抗Ｒsの両端に生じる交流電圧を整流して交流電流判別回路１１用電源となる直流電圧を生成することによって、保護装置用の電源回路を別に設ける必要がなく、回路構成を簡略化することができる。

また、上記交流電流判別回路１１が抵抗Ｒsにより検出された交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのうちのオン動作する交流電磁弁のコイルに流れる交流電流の累積値が所定値以上であると判別したときに、制御部１３から異常信号を出力することによって、例えば外部の主機コントローラ１５側で交流電磁弁が異常状態であることを把握できる。また、アラーム情報である異常信号を上位の主機側に送信できるので、主機側でもアラーム状態を把握できる。

また、複数の交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnに夫々対応する複数のスイッチ部であるソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnを制御部１３により択一的にオン動作させて、１組の抵抗Ｒsと交流電流判別回路１１により、複数の交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのうちのオン動作する１つの交流電磁弁のコイルに流れる交流電流を検出して判別するので、複数の交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのうちのどの電磁弁が異常であるかを判別することができる。

また、上記交流電流判別回路１１が、抵抗Ｒsにより検出された交流電流(交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのいずれか１つのオン動作している交流電磁弁のコイルに流れる交流電流) の累積値が所定値以上であると判別すると、電源遮断信号出力部であるタイマー回路１２から電源遮断部であるソリッドステートリレーＳＷ0に過負荷アラーム信号(電源遮断信号)を出力することによって、交流電磁弁のコイルに印加される交流電圧をソリッドステートリレーＳＷ0により遮断するので、制御部１３によりソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnのうちのオン動作する交流電磁弁に対応するソリッドステートリレーをオフしようとしても故障によりオン状態のままの場合、過負荷時に電源を遮断して交流電磁弁のコイルの焼損を確実に防止することができる。

〔第２実施形態〕
図４はこの発明の第２実施形態の交流電磁弁の保護装置を用いた油圧ポンプシステムの要部の構成図を示している。この第２実施形態の交流電磁弁の保護装置は、制御部を除いて第１実施形態の交流電磁弁の保護装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。

図４では、タイマー回路１２の過負荷アラーム信号は、制御部２３に入力され、ソリッドステートリレーＳＷ0には入力されていない。その代わりに、ソリッドステートリレーＳＷ0は、制御部２３から出力される電源遮断信号によりオンオフする。

上記抵抗Ｒsと交流電流判別回路１１とタイマー回路１２と制御部２３で交流電磁弁の保護装置を構成している。

上記構成の油圧ポンプシステムでは、過負荷時、交流電流判別回路１１からの検出信号を受けて、タイマー回路１２は、設定期間(この第１実施形態では１５０ｍｓ)、過負荷アラーム信号をオン(ローレベル)する。そして、制御部２３は、過負荷アラーム信号がオンであると判別すると、オン動作している交流電磁弁に対応する電磁弁駆動信号をオフにする。さらに、制御部２３は、過負荷アラーム信号がオンであると判別すると、電源遮断信号をローレベルにしてソリッドステートリレーＳＷ0をオフし、交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnに供給される電源を遮断する。

また、制御部２３によって、表示部１４にアラーム表示を行うと共に、主機コントローラ１５側にも異常信号を出力して通報する。

上記油圧ポンプシステムでは、過負荷時、制御部２３は、タイマー回路１２からの過負荷アラーム信号を検出後、すぐに該当する交流電磁弁をオフにしているが、システムを早急に停止することができない場合は、所定時間経過した後、該当する交流電磁弁をオフにしてもよい。一連の動作は制御部２３で判断可能であり、場合によっては、主機コントローラ１５側で判断してもよい。

このように、制御部２３によりスイッチ部であるソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnのオフを所定時間遅延させることによって、すぐに電源遮断するのではなく、所定期間交流電磁弁の過負荷状態を保持し、例えば工作機械の加工が終了するまで続けるようにすることも、システムを一部変更することで可能となる。

また、上記交流電流判別回路１１が、抵抗Ｒsにより検出された交流電流(交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのいずれか１つのオン動作している交流電磁弁のコイルに流れる交流電流) の累積値が所定値以上であると判別すると、制御部２３によりソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnのうちのオン動作する交流電磁弁に対応するソリッドステートリレーをオフすることによって、例えば、交流電磁弁のスプール部に油中のゴミが詰まった場合に、スプールロックによりコイルに保持電流の数倍の電流が流れ続けて、電磁弁のコイルが焼損するのを未然に防ぐことができる。

また、上記整流回路であるダイオードブリッジ(Ｄ１〜Ｄ４)よって、抵抗Ｒsの両端に生じる交流電圧を整流して交流電流判別回路１１用電源となる直流電圧を生成することによって、保護装置用の電源回路を別に設ける必要がなく、回路構成を簡略化することができる。

また、上記交流電流判別回路１１が抵抗Ｒsにより検出された交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのうちのオン動作する交流電磁弁のコイルに流れる交流電流の累積値が所定値以上であると判別したときに、制御部２３から異常信号を出力することによって、例えば外部の主機コントローラ１５側で交流電磁弁が異常状態であることを把握できる。また、アラーム情報である異常信号を上位の主機側に送信できるので、主機側でもアラーム状態を把握できる。

また、複数の交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnに夫々対応する複数のスイッチ部であるソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnを制御部２３により択一的にオン動作させて、１組の抵抗Ｒsと交流電流判別回路１１により、複数の交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのうちのオン動作する１つの交流電磁弁のコイルに流れる交流電流を検出して判別するので、複数の交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのうちのどの電磁弁が異常であるかを判別することができる。

また、上記交流電流判別回路１１が、抵抗Ｒsにより検出された交流電流(交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのいずれか１つのオン動作している交流電磁弁のコイルに流れる交流電流) の累積値が所定値以上であると判別すると、制御部２３から電源遮断部であるソリッドステートリレーＳＷ0に電源遮断信号を出力することによって、交流電磁弁のコイルに印加される交流電圧をソリッドステートリレーＳＷ0により遮断するので、制御部２３によりソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnのうちのオン動作する交流電磁弁に対応するソリッドステートリレーをオフしようとしても故障によりオン状態のままの場合、過負荷時に電源を遮断して交流電磁弁のコイルの焼損を確実に防止することができる。

〔第３実施形態〕
図５はこの発明の第３実施形態の交流電磁弁の保護装置を用いた油圧ポンプシステムの要部の構成図を示している。この第３実施形態の交流電磁弁の保護装置は、抵抗と交流電流判別回路とタイマー回路を除いて第２実施形態の交流電磁弁の保護装置と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略する。

この第３実施形態の交流電磁弁の保護装置は、図５に示すように、ソリッドステートリレーＳＷ1と交流電磁弁ＥＶ1の他端にコイル(図示せず)との間に、抵抗Ｒs-1を設け、ソリッドステートリレーＳＷ2と交流電磁弁ＥＶ2の他端にコイル(図示せず)との間に、抵抗Ｒs-2を設けている。以下、同様にして、ソリッドステートリレーＳＷnと交流電磁弁ＥＶnとの間まで、抵抗Ｒs-3,…,Ｒs-nを設けている。また、上記抵抗Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-nに流れる交流電流を判別する交流電流判別回路１１-1,１１-2,…,１１-nを夫々設けている。

上記交流電流判別回路１１-1,１１-2,…,１１-nからの検出信号Ｓ1,Ｓ2,…,Ｓnを、夫々タイマー回路１２-1,１２-2,…,１２-nに入力している。上記交流電流判別回路１１-1,１１-2,…,１１-nからの検出信号Ｓ1,Ｓ2,…,Ｓnを受けて、タイマー回路１２-1,１２-2,…,１２-nは、設定期間(この第１実施形態では１５０ｍｓ)、過負荷アラーム信号Ｓ1〜Ｓnをオン(ローレベル)する。上記タイマー回路１２-1,１２-2,…,１２-nからの過負荷アラーム信号を制御部３３に入力している。

上記抵抗Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-nと交流電流判別回路１１,１１-1,１１-2,…,１１-nとタイマー回路１２,１２-1,１２-2,…,１２-nと制御部３３で交流電磁弁の保護装置を構成している。

上記油圧ポンプシステムでは、過負荷時、制御部３３は、タイマー回路１２-1,１２-2,…,１２-nからの過負荷アラーム信号を検出後、すぐに該当する交流電磁弁をオフにしているが、システムを早急に停止することができない場合は、所定時間経過した後、該当する交流電磁弁をオフにしてもよい。一連の動作は制御部３３で判断可能であり、場合によっては、主機コントローラ１５側で判断してもよい。

上記構成の交流電磁弁の保護装置によれば、交流電流判別回路１１-1,１１-2,…,１１-nが、抵抗Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-nにより検出された交流電流(交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのいずれか１つのオン動作している交流電磁弁のコイルに流れる交流電流) の累積値が所定値以上であると判別すると、制御部３３によりソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnのうちのオン動作する交流電磁弁に対応するソリッドステートリレーをオフすることによって、例えば、交流電磁弁のスプール部に油中のゴミが詰まった場合に、スプールロックによりコイルに保持電流の数倍の電流が流れ続けて、電磁弁のコイルが焼損するのを未然に防ぐことができる。

また、上記整流回路であるダイオードブリッジ(Ｄ１〜Ｄ４)よって、抵抗Ｒsの両端に生じる交流電圧を整流して交流電流判別回路用電源となる直流電圧を生成することによって、保護装置用の電源回路を別に設ける必要がなく、回路構成を簡略化することができる。

また、上記交流電流判別回路１１-1,１１-2,…,１１-nが抵抗Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-nにより検出された交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのうちのオン動作する交流電磁弁のコイルに流れる交流電流の累積値が所定値以上であると判別したときに、制御部３３から異常信号を出力することによって、例えば外部の主機コントローラ１５側で交流電磁弁が異常状態であることを把握できる。また、アラーム情報である異常信号を上位の主機側に送信できるので、主機側でもアラーム状態を把握できる。

また、複数の交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnに夫々対応する複数のスイッチ部であるソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnを制御部３３により択一的にオン動作させて、交流電磁弁毎に設けられた各抵抗Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-nにより、オン動作する１つの交流電磁弁のコイルに流れる交流電流を検出して、検出された交流電流を、交流電磁弁毎に設けられた各交流電流判別回路１１-1,１１-2,…,１１-nにより判別するので、複数の交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのうちのどの電磁弁が異常であるかを判別できる。また、上記交流電磁弁毎に抵抗Ｒsと交流電流判別回路１１-1,１１-2,…,１１-nを設けているので、複数の交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnの電流容量の異なる場合であっても、電流容量に応じて「所定値」を適宜設定することにより異常検出に対応できる。

また、上記交流電流判別回路１１,１１-1,１１-2,…,１１-nが、抵抗Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-nにより検出された交流電流(交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶnのいずれか１つのオン動作している交流電磁弁のコイルに流れる交流電流) の累積値が所定値以上であると判別すると、制御部３３から電源遮断部であるソリッドステートリレーＳＷ0に電源遮断信号を出力することによって、交流電磁弁のコイルに印加される交流電圧をソリッドステートリレーＳＷ0により遮断するので、制御部３３によりソリッドステートリレーＳＷ1〜ＳＷnのうちのオン動作する交流電磁弁に対応するソリッドステートリレーをオフしようとしても故障によりオン状態のままの場合、過負荷時に電源を遮断して交流電磁弁のコイルの焼損を確実に防止することができる。

なお、上記第１〜第３実施形態の油圧ポンプシステムは、必ず交流電磁弁は１つのみ駆動するが、仮に複数の交流電磁弁が同時動作する場合は、図５のように交流電流判別回路１１-1,１１-2,…,１１-nを交流電磁弁ＥＶ1〜ＥＶn夫々に設けているので、どの交流電磁弁が異常であるか判別でき、メンテナンス時、交換が容易となり保守時間も短縮することができる。

上記第１〜第３実施形態において、交流電流判別回路の過負荷検出レベルは、図１Ｂの抵抗Ｒ６,Ｒ７,Ｒ８の定数を変更するか、もしくはシャントレギュレータＩＣ２の基準電圧を変更すればよい。その場合、分圧回路を構成する抵抗Ｒ６,Ｒ７,Ｒ８の一部を、ポテンションメータなどを用いて検出レベルを変更する方法でもよい。

上記第１〜第３実施形態では、タイマー回路１２,１２-1,１２-2,…,１２-nを用いたが、ラッチ回路を用いてもよい。この場合、制御部からラッチ回路に復帰信号を出力して、復帰させる必要がある。

図１Ａはこの発明の第１実施形態の交流電磁弁の保護装置を用いた油圧ポンプシステムの要部の構成図である。 図１Ｂは上記油圧ポンプシステムの交流電流判別回路の回路図である。 図２は通常動作時の各部の波形を示す図である。 図３は過負荷時の各部の波形を示す図である。 図４はこの発明の第２実施形態の交流電磁弁の保護装置を用いた油圧ポンプシステムの要部の構成図である。 図５はこの発明の第３実施形態の交流電磁弁の保護装置を用いた油圧ポンプシステムの要部の構成図である。

１０…交流電源
１１,１１-1,１１-2〜１１-n…交流電流判別回路
１２,１２-1,１２-2〜１２-n…タイマー回路
１３,２３,３３…制御部
１４…表示部
１５…主機コントローラ
Ｆu…ヒューズ
Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2〜Ｒs-n…抵抗
ＳＷ0〜ＳＷn…ソリッドステートリレー
ＥＶ1〜ＥＶn…交流電磁弁

Claims (8)

1. 油圧ポンプシステムに用いられる交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる交流電流をオンオフするスイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn)と、
   上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる交流電流を検出するための抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)と、
   上記抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)により検出された上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流の累積値が、上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)がスプールロックした過負荷時に上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流の累積値に対応する所定値以上であるか否かを判別する交流電流判別部(１１,１１-1,１１-2,…,１１-n)と、
   上記交流電流判別部(１１,１１-1,１１-2,…,１１-n)の判別結果に基づいて、上記抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)により検出された上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流の累積値が上記所定値以上であるときに、上記スイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn)をオフにする制御部(１３,２３,３３)と
   を備えることを特徴とする交流電磁弁の保護装置。
2. 請求項１に記載の交流電磁弁の保護装置において、
   上記交流電流判別部(１１,１１-1,１１-2,…,１１-n)は、上記抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)の両端に生じる交流電圧を整流することにより上記交流電流判別部(１１,１１-1,１１-2,…,１１-n)用電源となる直流電圧を生成する整流回路(Ｄ１〜Ｄ４)を有することを特徴とする交流電磁弁の保護装置。
3. 請求項１または２に記載の交流電磁弁の保護装置において、
   上記交流電流判別部(１１,１１-1,１１-2,…,１１-n)が上記抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)により検出された上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流の累積値が上記所定値以上であると判別すると、上記制御部(１３,２３,３３)から異常信号を出力することを特徴とする交流電磁弁の保護装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の交流電磁弁の保護装置において、
   上記制御部(１３,２３,３３)は、上記交流電流判別部(１１,１１-1,１１-2,…,１１-n)が上記抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)により検出された上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流の累積値が上記所定値以上であると判別して、上記スイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn)をオフするとき、上記スイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn)のオフを所定時間遅延させることを特徴とする交流電磁弁の保護装置。
5. 請求項１から４までのいずれか１つに記載の交流電磁弁の保護装置において、
   上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)が複数であり、
   上記複数の交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)に夫々対応する上記スイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn) を複数備え、
   上記制御部(１３,２３,３３)は、上記複数のスイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn)を択一的にオン動作させ、
   上記複数のスイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn)のうちのオン動作する１つの上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流を、１組の上記抵抗(Ｒs)と上記交流電流判別部(１１)により検出して判別することを特徴とする交流電磁弁の保護装置。
6. 請求項１から４までのいずれか１つに記載の交流電磁弁の保護装置において、
   上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)が複数であり、
   上記複数の交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)に夫々対応する上記スイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn)を複数備え、
   上記制御部(１３,２３,３３)は、上記複数のスイッチ部(ＳＷ1〜ＳＷn)を択一的にオン動作させ、
   上記抵抗(Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)を上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)毎に設け、
   上記各抵抗(Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)により検出された上記交流電流を判別する上記交流電流判別部(１１-1,１１-2,…,１１-n)を、上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)毎に設けたことを特徴とする交流電磁弁の保護装置。
7. 請求項１から６までのいずれか１つに記載の交流電磁弁の保護装置において、
   交流電源(１０)から上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに印加される交流電圧を遮断する電源遮断部(ＳＷ0)を備え、
   上記交流電流判別部(１１,１１-1,１１-2,…,１１-n)が上記抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)により検出された上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流の累積値が所定値以上であると判別すると、上記電源遮断部(ＳＷ0)に電源遮断信号を出力する電源遮断信号出力部(１２)と
   を備えたことを特徴とする交流電磁弁の保護装置。
8. 請求項１から６までのいずれか１つに記載の交流電磁弁の保護装置において、
   交流電源(１０)から上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに印加される交流電圧を遮断する電源遮断部(ＳＷ0)を備え、
   上記交流電流判別部(１１,１１-1,１１-2,…,１１-n)が上記抵抗(Ｒs,Ｒs-1,Ｒs-2,…,Ｒs-n)により検出された上記交流電磁弁(ＥＶ1〜ＥＶn)のコイルに流れる上記交流電流の累積値が所定値以上であると判別すると、上記制御部(１３,２３,３３)は、上記電源遮断部(ＳＷ0)に電源遮断信号を出力することを特徴とする交流電磁弁の保護装置。

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