JP5566240B2

JP5566240B2 - 電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置

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Publication number: JP5566240B2
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Inventors: 裕彦小山田
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Description

本発明は電動チェーンブロックや電動ホイスト等の電動巻上下装置の電動機やブレーキに駆動電力を供給する駆動回路のコンタクタや半導体素子の溶着・溶断、逆相の故障を検出する電動巻上下装置の駆動回路故障検出装置に関する。

従来この種の技術としては、特許文献１乃至５に開示されたものがある。

特許文献１には、三相電動機の位相切換え装置に関する技術が開示されている。この技術は、ゼロクロスタイミングで検出する３組の相間の位相を検出する位相検出回路を備え、この位相検出回路からの信号の有無の検出により欠相の検出と、信号の立上り立下りの順序を判断し、三相交流が正相か否かの判断を行う制御部を備えている。

特許文献２には、三相電源逆相検出回路に関する技術が開示されている。この技術は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相から成る三相電源に結合される負荷入力回路のＲ−Ｓ相間電圧により作動する第１のホトカプラと、Ｒ−Ｔ相間電圧により作動する第２のホトカプラとからなる信号生成回路を備え、前記何れか一方のホトカプラの出力信号の立上がり時又は立ち下がり時に、他方のホトカプラの出力信号の有無を判定することにより、三相電源の誤接続を検出する。

特許文献３には、交流電源の周波数、欠相及び逆相検出装置に関する技術が開示されている。この技術は、交流電源によって作動するホトカプラと、ホトカプラの出力信号の立上りから立下りまでのパルス幅時間を検出するパルス幅検出手段を備え、パルス幅時間検出手段によって検出したパルス幅時間が許容値外であった場合、交流電源にノイズが印加されていると判断する。

特許文献４には、三相交流電源の逆相検出装置に関する技術が開示されている。この技術は、各相の交流電圧信号を所定レベルまで降圧した後にデジタル化して入力する電圧入力手段と、電圧入力手段により入力された各相の交流電圧信号に基づいて、所定の相を基準にした各相の位相ずれを示す電源位相を生成する位相信号生成手段と、位相信号生成手段によって生成された電源位相信号の進み方向を検出する進み方向検出手段と、進み方向検出手段によって検出された電源位相の進み方向に基づいて上記三相交流電源の逆相状態を判定する逆相判定手段を設けている。

特許文献５には、駆動回路の異常検出装置に関する技術が開示されている。この技術は、半導体素子に並列接続され、半導体素子が負荷電流を遮断する状態で交流電源に同期したパルス信号を発生するように形成された異常検出回路と、半導体素子の異常検出回路を流れる電流と負荷電流を識別する識別信号検出回路と、該異常検出回路と識別信号検出回路との出力信号から異常内容を判定する判定回路を備えている。

特開２００８−１８７８１９号実開平３−１０６８３８号特開平７−１０７６５８号特開２００６−３８５３１号特開平２−１９２３１６号

上記引用文献１乃至４に記載の技術は、交流電源の相間電圧を検出する構成となっており、駆動回路のコンタクタや半導体素子そのものを直接的に監視する機能を有していないため、コンタクタや半導体素子の状態（例えば、コンタクタの接点の溶着・溶断）を監視することができないという問題がある。

上記引用文献５に記載の技術は、電磁弁の駆動回路であり、三相交流電源を使用するものでないから、三相交流の逆相を検出する逆相検出機能はない。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、電動チェーンブロックや電動ホイスト等の電動巻上下装置の三相交流電動機やブレーキに三相交流電源回路から電動機用コンタクタやブレーキ用コンタクタを介して駆動電力を供給する駆動回路の各コンタクタの各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の状態を監視でき、且つコンタクタのＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子をＯＮする前に三相交流の逆相を検出する逆相検出機能や該ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の溶着を検出する溶着検出機能、ＯＮした後に該ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の溶断を検出する溶断検出機能を備えた電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明は、三相交流電源回路を備え、三相交流電源回路から三相電動機用コンタクタを介して、三相電動機に駆動電力を供給するように構成した電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置であって、三相電動機用コンタクタのＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子に並列に接続し、三相交流電源回路の三相交流に同期したパルス信号を出力する検出回路と、検出回路からのパルス信号を処理し、三相電動機に供給される三相駆動電力の正・異常を検出する正・異常検出機能を備えた信号処理手段を設け、信号処理手段の正・異常検出機能は、三相駆動電力の相順位が正順位であることを検出する正相検出機能と、逆順位であることを検出する逆相検出機能と、三相電動機用コンタクタのＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の溶着を検出する溶着検出機能と、ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の欠相を検出する欠相検出機能の４つの検出機能を備え、正相検出機能と逆相検出機能は三相電動機用コンタクタがＯＮする前に正・逆相を検出し、溶着検出機能は三相電動機用コンタクタがＯＮする前に溶着を検出し、欠相検出機能は三相電動機用コンタクタがＯＮした後に欠相を検出することを特徴とする。

また、本発明は、上記電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置において、信号処理手段は、マイクロコンピュータを備え、検出回路からのパルス信号を該パルス信号幅より短い周期で読み込むことを特徴とする。

また、本発明は、上記電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置において、検出回路は発光ダイオードとホトトランジスタからなるホトカプラを備え、各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子に印加される交流電圧で前記発光ダイオードを発光させ、該光をホトトランジスタでパルス電気信号に変換することを特徴とする。
また、本発明は、上記電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置において、三相交流電源回路からブレーキ用コンタクタを介して、ブレーキにブレーキ駆動電力を供給するようになっており、ブレーキ用コンタクタの各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子に並列に接続し、ブレーキ駆動電力に同期したパルス信号を出力する検出回路と、検出回路からのパルス信号を処理し、ブレーキ用コンタクタの各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の正・異常を検出する正・異常検出機能を備えた信号処理手段を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、正相検出機能と逆相検出機能は三相電動機用コンタクタがＯＮする前に正・逆相を、溶着検出機能は三相電動機用コンタクタがＯＮする前に溶着を、欠相検出機能は三相電動機用コンタクタがＯＮした後に欠相を、それぞれフェイエルセーフで検出することができる。
また、信号処理手段は、マイクロコンピュータを備え、検出回路からのパルス信号を該パルス信号幅より短い周期で読み込むので、耐ノイズ性が向上すると共に、正・逆相、溶着、欠相の検出が迅速にできる。

また、本発明によれば、信号処理手段は三相用コンタクタである電動機用コンタクタの各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子に並列に接続された検出回路からのパルス信号を処理し、三相交流電動機に供給させる三相電力の逆相を正・異常検出機能で検出するので、電動機用コンタクタの各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子がＯＮする前に、三相交流電動機に供給させる三相電力が逆相であった場合、三相交流電動機に駆動電力を通電する前に該逆相を検出できる。

本発明に係る電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置の回路構成を示す図である。三相交流電圧と各検出回路からのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔを示す図である。本発明に係る電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置の逆相及び欠相検知の処理フローを示す図である。三相交流電圧と各検出回路からのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔを示す図である。本発明に係る電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置の逆相及び欠相検知の処理フローを示す図である。三相交流電圧と各検出回路からのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔを示す図である。本発明に係る電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置の逆相及び欠相検知の処理フローを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は本発明に係る電動巻上下装置の故障検出装置の回路構成を示す図であり、図１（ａ）は全体構成を示す図、図１（ｂ）は検出回路の構成例を示す図である。図１において、１はＲ相、Ｓ相、Ｔ相の三相交流電源回路であり、該三相交流電源回路１から電動機用コンタクタ２を介して巻上下用の三相交流電動機３に駆動電力を供給するようになっている。また、三相交流電源回路１からブレーキ用コンタクタ４を介してブレーキ５に駆動電力を供給するようになっている。

電動機用コンタクタ２のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａ、２ｂ、２ｃにはそれぞれ三相交流電源回路１のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の交流電圧に同期したパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔを出力する検出回路６ａ、６ｂ、６ｃが並列に接続され、該検出回路６ａ、６ｂ、６ｃからのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔは信号処理回路７に入力される。また、ブレーキ用コンタクタ４のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点４ａ、４ｂにはそれぞれ三相交流電源回路１のＲ相、Ｔ相の交流電圧に同期したパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｔを出力する検出回路６ｄ、６ｅが並列に接続され、該検出回路６ｄ、６ｅからのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｔは信号処理回路７に入力される。

図１（ｂ）は電動機用コンタクタ２のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａに並列に接続された検出回路６ａの構成例を示す図である。図示するように、検出回路６ａは電動機用コンタクタ２のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａに抵抗器１１とホトカプラ１２のホトダイオード１２ｂの直列回路が並列に接続され、更にホトダイオード１２ｂに並列に逆耐圧保護用ダイオード１３が接続されている。また、ホトカプラ１２のホトトランジスタ１２ａのエミッターには抵抗器１４が接続され、コレクタには＋Ｖの直流電源が接続されている。電動機用コンタクタ２のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａが開（ＯＦＦ）中に三相交流電源回路１のＲ相の電圧が抵抗器１１を介してホトダイオード１２ｂに印加され、該ホトダイオード１２ｂは発光し、該発光を受けてホトトランジスタ１２ａがＯＮとなり、パルス電気信号Ｓ_Ｒが信号処理回路７に出力される。この実施形態例に限らず、逆耐圧保護用ダイオードに代わり、全波整流式のホトカプラを用いても良い。パルス信号はホトトランジスタ１２ａのスレシホールド電圧を、抵抗器１１で調節することで、パルス信号にすることができる。

なお、検出回路６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは検出回路６ａと同じ構成であるのでその説明は省略する。また、８は非常停止用コンタクタであり、該非常用コンタクタ８を通して商用三相交流電源から三相交流電源回路１に三相電力が供給されるようになっている。なお、非常停止用コンダクタ８の各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点８ａ、８ｂ、８ｃにも検出回路６ａ、６ｂ、６ｃを並列に接続し、各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点の状態を監視するようにしている。図１においては、電動機用コンタクタ２、ブレーキ用コンタクタ４、非常停止用コンタクタ８はＯＮ／ＯＦＦ機械的接点を有するコンタクタであるが、ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点ではなく、ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子を有するコンタクタでもよい。また、上記電動巻上下装置では、巻上下用の三相交流電動機３を有する例を示したが、これに横行用、走行用の三相交流電動機３を有する場合もある。

上記回路構成の電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置において、電動機用コンタクタ２のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点がＯＦＦ状態で、三相交流電源回路１からＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれ三相交流電源回路１のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の各交流電圧が印加されるとＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａ、２ｂ、２ｃが溶着状態（接点が溶着した導通状態）でなければ、Ｒ、Ｓ、Ｔ相の交流電圧に同期したパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔが信号処理回路７に入力される。信号処理回路７は後に詳述するように、逆相検知機能を備えているから、三相交流電源回路１から電動機用コンタクタ２に入力される電力が逆相になっていれば、電動機用コンタクタ２をＯＮして三相交流電動機３に逆相の電力を供給する前に、供給される三相電力の逆相を検出できる。

また、電動機用コンタクタ２のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａ、２ｂ、２ｃ、ブレーキ用コンタクタ４のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点４ａ、４ｂ内に溶着等でコンタクタがＯＦＦであるにもかかわらず、導通状態となっているものがあれば、このＯＮ／ＯＦＦ機械的接点に各相の交流電圧が印加されてもＯＮ／ＯＦＦ機械的接点の両端には電圧が現われない。そのため、ホトカプラ１２は作動せず、ホトトランジスタ１２ａからパルス電気信号が出力されない。これによりＯＮ／ＯＦＦ機械的接点の溶着を検知することができる。また、ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａ、２ｂ、２ｃやＯＮ／ＯＦＦ機械的接点４ａ、４ｂ内のいずれかが溶断状態である場合、電動機用コンタクタ２及びブレーキ用コンタクタ４をＯＮとしても、溶断状態にある接点はＯＦＦ状態のままであるから、検出回路６からパルス電気信号が出力されるから、これから欠相状態を検知できる。以下、信号処理回路７で逆相及び欠相検知の処理手順を詳細に説明する。

図２は電動機用コンタクタ２のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａ、２ｂ、２ｃに印加されるＲ相、Ｓ相、Ｔ相の交流電圧と各検出回路６ａ、６ｂ、６ｃから出力されるパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔ、相配列が正常時のパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベル（図２（ｂ））、相配列が逆相時のパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベル（図２（ｃ））、接点溶着時のパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベル（図２（ｄ））、接点溶断時のパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベル（図２（ｅ））を示す図である。図２（ａ）に示すように、電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で三相交流電源回路１から三相交流が印加されると、検出回路６ａ、６ｂ、６ｃから各相の交流電圧に同期したパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔが信号処理回路７に出力される。

信号処理回路７はマイクロコンピュータで構成され、図２ではＲ相、Ｓ相、Ｔの各相の交流電圧が入力される毎に入力ポートのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルを読み込む。電動機用コンタクタ２のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａ、２ｂ、２ｃに正常相順の三相交流電圧が印加されていると、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルは図２（ｂ）に示すようになる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で、検出回路６ａ、６ｂ、６ｃからのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図２（ｂ）に示すようであれば、相順が正常であることを、電動機用コンタクタ２をＯＮして、三相交流電動機３に駆動電力を供給する前に検知できる。

また、例えば、Ｓ相及びＴ相の相順が逆でＲ相、Ｔ相、Ｓ相の相順であれば、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルは図２（ｃ）に示すようになる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で、検出回路６ａ、６ｂ、６ｃからのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図２（ｃ）に示すようであれば、Ｓ、Ｔ相順が逆相状態（逆相配列）であることを電動機用コンタクタ２をＯＮして、三相交流電動機３に逆相の駆動電力を供給する前に検知できる。即ち、逆相の駆動電力を三相交流電動機３に供給する前に検知できる。

また、例えば、電動機用コンタクタ２のＳ相のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂが溶着している場合は、電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で三相交流電源回路１から三相交流が印加されてもＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂが導通状態であるから、ホトカプラ１２は不動作となり、検出回路６ｂからのパルス電気信号Ｓ_Ｓが低（Ｌ）レベルであるから、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図２（ｄ）になる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図２（ｄ）であれば、電動機用コンタクタ２が機械的接点２ｂが溶着状態（溶着配列）にあることを電動機用コンタクタ２をＯＮする前に検知できる。

また、例えば、電動機用コンタクタ２のＳ相のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂが溶断している場合は、電動機用コンタクタ２をＯＮとし、三相交流電源回路１から三相交流が印加されてもＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂがＯＦＦ状態であるから、検出回路６ｂからはＳ相の交流電圧と同期したパルス電気信号Ｓ_Ｓが信号処理回路７に出力されることになるから、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図２（ｅ）になる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＮ状態で、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）、低（Ｌ）レベルが図２（ｅ）に示すようであれば、電動機用コンタクタ２が機械的接点２ｂが溶断状態（欠相配列）にあることを電動機用コンタクタ２をＯＮすることにより検知できる。

図３はマイクロコンピュータで構成される信号処理回路７の正常配列、欠相配列、逆相配列及び溶着配列の検知処理のフローを示す図である。先ず、ステップＳＴ１で、電動機用コンタクタ２をＯＦＦ状態として、入力割込毎に入力ポート読み込みを行う。次にステップＳＴ２でパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）、低（Ｌ）レベルを検出し、電動機用コンタクタ２の三相交流が正常配列であるか否を判断し、正常配列（Ｙ）である場合は、ステップＳＴ３で電動機用コンタクタ２をＯＮとし、続いてステップＳＴ４で欠相配列か否かを判断し、欠相配列（Ｙ）であったら、ステップＳＴ５で欠相検知を報知する。欠相配列でない（Ｎ）と判断された場合は、ステップＳＴ６で三相交流電動機３の正常運転を行う。

前記ステップＳＴ２で、正常配列でない（Ｎ）と判断された場合、ステップＳＴ７に移行し、逆相配列か否かを判断し、逆相配列（Ｙ）であったら、ステップＳＴ８で逆相検知を報知する。逆相配列でない（Ｎ）と判断された場合、ステップＳＴ９に移行し溶着配列か否かを判断し、溶着配列（Ｙ）であったら、ステップＳＴ１０で溶着検知を報知する。溶着配列でない（Ｎ）場合は、ステップＳＴ１に戻り処理を繰り返す。

図２では、信号処理回路７はＲ相、Ｓ相、Ｔ相の各相の交流電圧が入力される毎に入力ポートのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔを読み込んでいるが、図４では信号処理回路７はタイマ割り込みにより、所定時間（図ではｔ秒）毎に割り込みをかけ、入力ポートのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルを読み込んでいる。電動機用コンタクタ２のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａ、２ｂ、２ｃに正常相順の三相交流電圧が印加されていると、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルは図４（ｂ）に示すようになる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で、検出回路６ａ、６ｂ、６ｃからのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図４（ｂ）に示すようであれば、相順が正常であることを、電動機用コンタクタ２をＯＮして、三相交流電動機３に駆動電力を供給する前に検知できる。

また、例えば、Ｓ相及びＴ相の相順が逆でＲ相、Ｔ相、Ｓ相の相順であれば、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルは図４（ｃ）に示すようになる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で、検出回路６ａ、６ｂ、６ｃからのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ _Ｔ、Ｓ _Ｓの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図４（ｃ）に示すようであれば、Ｓ、Ｔ相順が逆相であることを電動機用コンタクタ２をＯＮして、三相交流電動機３に逆相の駆動電力を供給する前に検知できる。

また、例えば、電動機用コンタクタ２のＳ相のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂが溶着している場合は、電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で三相交流電源回路１から三相交流が印加されてもＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂが導通状態であるから、ホトカプラ１２は不動作となり、検出回路６ｂからのパルス電気信号Ｓ_Ｓが低（Ｌ）レベルであるから、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図４（ｄ）になる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図４（ｄ）であれば、電動機用コンタクタ２が機械的接点２ｂが溶着状態にあることを電動機用コンタクタ２をＯＮする前に検知できる。

また、例えば、電動機用コンタクタ２のＳ相のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂが溶断している場合は、電動機用コンタクタ２をＯＮとし、三相交流電源回路１から三相交流が印加されてもＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂがＯＦＦ状態であるから、検出回路６ｂからはＳ相の交流電圧と同期したパルス電気信号Ｓ_Ｓが信号処理回路７に出力されることになるから、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図４（ｅ）になる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＮ状態で、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）、低（Ｌ）レベルが図４（ｅ）に示すようであれば、電動機用コンタクタ２が機械的接点２ｂが溶断状態（欠相状態）にあることを電動機用コンタクタ２をＯＮすることにより検知できる。

図５はマイクロコンピュータで構成される信号処理回路７の正常配列、欠相配列、逆相配列及び溶着配列の検知処理のフローを示す図である。先ず、ステップＳＴ２１で、電動機用コンタクタ２をＯＦＦ状態として、所定時間毎（図では２ｍＳ毎）に入力ポート読み込みを行う。次にステップＳＴ２２でパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）、低（Ｌ）レベルを検出し、電動機用コンタクタ２の三相交流が正常配列であるか否を判断し、正常配列（Ｙ）である場合は、ステップＳＴ２３で電動機用コンタクタ２をＯＮとする。続いてステップＳＴ２４で欠相配列か否かを判断し、欠相配列である（Ｙ）場合は、ステップＳＴ２５で欠相検知を報知する。欠相配列でない（Ｎ）場合は、ステップＳＴ２６で三相交流電動機３の正常運転を行う。

前記ステップＳＴ２２で、正常配列でない（Ｎ）と判断された場合、ステップＳＴ２７に移行し、逆相配列か否かを判断し、逆相配列（Ｙ）であったら、ステップＳＴ２８で逆相検知を報知する。逆相配列でない（Ｎ）と判断された場合、ステップＳＴ２９に移行し、溶着配列であった（Ｙ）場合は、ステップＳＴ３０で溶着検知を報知し、溶着配列でない（Ｎ）場合は、前記ステップＳＴ２１に戻り処理を繰り返す。

図６は信号処理回路７は１相の交流電圧（図ではＲ相の交流電圧）を基準に割り込みをかけ、入力ポートのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルを読み込んでいる図である。電動機用コンタクタ２のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ａ、２ｂ、２ｃに正常相順の三相交流電圧が印加されていると、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルは図６（ｂ）に示すようになる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で、検出回路６ａ、６ｂ、６ｃからのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図６（ｂ）に示すようであれば、相順が正常であることを、電動機用コンタクタ２をＯＮして、三相交流電動機３に駆動電力を供給する前に検知できる。

また、例えば、Ｓ相及びＴ相の相順が逆でＲ相、Ｔ相、Ｓ相の相順であれば、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルは図６（ｃ）に示すようになる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で、検出回路６ａ、６ｂ、６ｃからのパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｔ、Ｓ_Ｓの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図６（ｃ）に示すようであれば、Ｓ、Ｔ相順が逆相であることを電動機用コンタクタ２をＯＮして、三相交流電動機３に逆相の駆動電力を供給する前に検知できる。

また、例えば、電動機用コンタクタ２のＳ相のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂが溶着している場合は、電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で三相交流電源回路１から三相交流が印加されてもＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂが導通状態であるから、ホトカプラ１２は不動作となり、検出回路６ｂからのパルス電気信号Ｓ_Ｓが低（Ｌ）レベルであるから、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図６（ｄ）になる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＦＦ状態で、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図６（ｄ）であれば、電動機用コンタクタ２が機械的接点２ｂが溶着状態にあることを電動機用コンタクタ２をＯＮする前に検知できる。

また、例えば、電動機用コンタクタ２のＳ相のＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂが溶断している場合は、電動機用コンタクタ２をＯＮとし、三相交流電源回路１から三相交流が印加されてもＯＮ／ＯＦＦ機械的接点２ｂがＯＦＦ状態であるから、検出回路６ｂからはＳ相の交流電圧と同期したパルス電気信号Ｓ_Ｓが信号処理回路７に出力されることになるから、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）・低（Ｌ）レベルが図６（ｅ）になる。信号処理回路７は電動機用コンタクタ２がＯＮ状態で、パルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）、低（Ｌ）レベルが図６（ｅ）に示すようであれば、電動機用コンタクタ２が機械的接点２ｂが溶断状態（欠相状態）にあることを電動機用コンタクタ２をＯＮすることにより検知できる。

図７はマイクロコンピュータで構成される信号処理回路７の正常配列、欠相配列、逆相配列及び溶着配列の検知処理のフローを示す図である。先ず、ステップＳＴ４１で、電動機用コンタクタ２をＯＦＦ状態として、基準相割込毎（図ではＲ相毎）に入力ポート読み込みを行う。次にステップＳＴ４２でパルス電気信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｓ、Ｓ_Ｔの高（Ｈ）、低（Ｌ）レベルを検出し、電動機用コンタクタ２の三相交流が正常配列であるか否を判断し、正常配列（Ｙ）である場合は、ステップＳＴ４３で電動機用コンタクタ２をＯＮとし、続いてステップＳＴ４４で欠相配列か否かを判断し、欠相配列（Ｙ）の場合は、ステップＳＴ４５で欠相検知を報知する。欠相配列でない（Ｎ）の場合は、ステップＳＴ４６で三相交流電動機３の正常運転を行う。

前記ステップＳＴ４２で、正常配列でない（Ｎ）と判断された場合、ステップＳＴ４７に移行し、逆相配列か否かを判断し、逆相配列（Ｙ）であったら、ステップＳＴ４８で逆相検知を報知する。逆相配列でない（Ｎ）と判断された場合、ステップＳＴ４９に移行し溶着配列か否かを判断し、溶着配列（Ｙ）であったら、ステップＳＴ５０で溶着検知を報知する。溶着配列でない（Ｎ）と判断された場合は、前記ステップＳＴ４１に戻り処理を繰り返す。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。上記実施形態例では、電動巻上下装置用駆動回路の電動機用コンタクタ２及びブレーキ用コンタクタ４には、ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点を備えた電動巻上下装置用駆動回路を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子を備えた電動機用コンタクタ２及びブレーキ用コンタクタ４を備えた電動巻上下装置用駆動回路でも本発明は適用できる。

本発明は、三相電動機用コンタクタのＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子に並列に接続し、三相交流電源回路の三相交流に同期したパルス信号を出力する検出回路と、検出回路からのパルス信号を処理し、三相電動機に供給される三相駆動電力の正・異常を検出する正・異常検出機能を備えた信号処理手段を設け、信号処理手段の正・異常検出機能は、三相駆動電力の相順位が正順位であることを検出する正相検出機能と、逆順位であることを検出する逆相検出機能と、三相電動機用コンタクタのＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の溶着を検出する溶着検出機能と、ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の欠相を検出する欠相検出機能の４つの検出機能を備え、正相検出機能と逆相検出機能は三相電動機用コンタクタがＯＮする前に正・逆相を検出し、溶着検出機能は三相電動機用コンタクタがＯＮする前に溶着を検出し、欠相検出機能は三相電動機用コンタクタがＯＮした後に欠相を検出するので、正・逆相及び三相電動機用コンタクタのＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の溶着、三相電動機用コンタクタのＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の欠相をフェイエルセーフで検出できる電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置として利用できる。

また、信号処理手段は三相用コンタクタである電動機用コンタクタの各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子に並列に接続された検出回路からのパルス信号を処理し、三相交流電動機に供給させる三相電力の逆相を正・異常検出機能で検出するので、電動機用コンタクタの各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子がＯＮする前に、三相交流電動機に供給させる三相電力が逆相であった場合、三相交流電動機に駆動電力を通電する前に該逆相を検出できる電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置として利用できる。

１三相交流電源回路
２電動機用コンタクタ
３三相交流電動機
４ブレーキ用コンタクタ
５ブレーキ
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ検出回路
７信号処理回路
８非常停止用コンタクタ
１１抵抗器
１２ホトカプラ
１３逆耐圧保護用ダイオード
１４抵抗器

Claims

三相交流電源回路を備え、三相交流電源回路から三相電動機用コンタクタを介して、三相電動機に駆動電力を供給するように構成した電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置であって、
前記三相電動機用コンタクタのＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子に並列に接続し、前記三相交流電源回路の三相交流に同期したパルス信号を出力する検出回路と、
前記検出回路からのパルス信号を処理し、前記三相電動機に供給される三相駆動電力の正・異常を検出する正・異常検出機能を備えた信号処理手段を設け、
前記信号処理手段の正・異常検出機能は、前記三相駆動電力の相順位が正順位であることを検出する正相検出機能と、逆順位であることを検出する逆相検出機能と、前記三相電動機用コンタクタのＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の溶着を検出する溶着検出機能と、ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又はＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の欠相を検出する欠相検出機能の４つの検出機能を備え、
前記正相検出機能と前記逆相検出機能は前記三相電動機用コンタクタがＯＮする前に正・逆相を検出し、前記溶着検出機能は前記三相電動機用コンタクタがＯＮする前に溶着を検出し、前記欠相検出機能は前記三相電動機用コンタクタがＯＮした後に欠相を検出することを特徴とする電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置。
請求項１に記載の電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置において、
前記信号処理手段は、マイクロコンピュータを備え、前記検出回路からのパルス信号を該パルス信号幅より短い周期で読み込むことを特徴とする電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置。
請求項１又は２に記載の電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置において、
前記検出回路は発光ダイオードとホトトランジスタからなるホトカプラを備え、前記各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子に印加される交流電圧で前記発光ダイオードを発光させ、該光を前記ホトトランジスタでパルス電気信号に変換することを特徴とする電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置において、
前記三相交流電源回路からブレーキ用コンタクタを介して、ブレーキにブレーキ駆動電力を供給するようになっており、
前記ブレーキ用コンタクタの各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子に並列に接続し、前記ブレーキ駆動電力に同期したパルス信号を出力する検出回路と、前記検出回路からのパルス信号を処理し、前記ブレーキ用コンタクタの各ＯＮ／ＯＦＦ機械的接点又は各ＯＮ／ＯＦＦ半導体素子の正・異常を検出する正・異常検出機能を備えた信号処理手段を設けたことを特徴とする電動巻上下装置用駆動回路の故障検出装置。