JP6147599B2 - Degradation / disconnection detection method for feeder lines - Google Patents
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Description
本発明は、給電線の劣化や断線を検出する方法に関するもので、さらに詳しくは貫通型電流センサを使用した給電線の劣化・断線検出方法に関し、限定するものではないが、射出成形機のヒータ、エジェクタモータ等の給電線に適用して好適な給電線の劣化・断線検出方法に関するものである。 The present invention relates to a method for detecting deterioration or disconnection of a power supply line, and more particularly to a method for detecting deterioration or disconnection of a power supply line using a through-type current sensor. The present invention relates to a method for detecting deterioration or disconnection of a power supply line that is suitable for application to a power supply line such as an ejector motor.
電線・ケーブル等の給電線を流れる電流を検出する電流センサは、特許文献1〜3にも示されているように従来周知で、クランプ式と分割式とに大別されが、いずれの方式のセンサも給電線を切断することなく、センサで挟んだりセンサのリング内を貫通させて検出するようになっている。このようなセンサは、検出の方式によりトロイダルコアの電磁誘導により発生する電流を検知する交流用と、カットコアとホール素子を組合せた直流用とが知られている。直流用のセンサは、導体あるいは給電線に流れる貫通電流に比例した磁束が鉄芯で収束され、そしてギャップに挿入されたホール素子を貫通する。このときホール効果によりホール電圧が発生するが、このホール電圧を検出するようになっている。この直流用は交流電流にも使用できる。 Current sensors that detect currents flowing through power supply lines such as electric wires and cables are conventionally known as shown in Patent Documents 1 to 3, and are roughly classified into a clamp type and a split type. The sensor is also detected by being pinched by the sensor or penetrating the sensor ring without cutting the power supply line. Such a sensor is known for an alternating current for detecting a current generated by electromagnetic induction of a toroidal core by a detection method and for a direct current in which a cut core and a hall element are combined. In the direct current sensor, a magnetic flux proportional to a through current flowing in a conductor or a feeder line is converged by an iron core, and passes through a hall element inserted in a gap. At this time, a Hall voltage is generated by the Hall effect, and this Hall voltage is detected. This direct current can also be used for alternating current.
一般に、電源装置から負荷装置に電力を供給する給電線が破断すると、負荷装置に悪影響を及ぼすこともあり、また急停止し危険でもあるので、前述した貫通型電流センサにより給電線の断線状態が検出されている。すなわち、特許文献4にも示されているように、貫通型電流センサのリング内に挿通されている導体あるいは給電線に電流が流れると給電線の周りに電流に比例した大きさの磁場が発生する。磁場の強さが変化すると貫通型電流センサに電圧が生じるが、これを検出できないときは、電流が流れていないと判断し、これにより「断線」であることを検出できるようになっている。
Generally, if a power supply line that supplies power from a power supply device to a load device breaks, the load device may be adversely affected, and it is also dangerous to stop suddenly. Has been detected. That is, as shown in
また、特許文献5により、自動車用ランプの断線検出装置が提案されている。この検出装置は、検知コイルが巻かれた環状鉄心を備えている。そして、この鉄心には、例えばブレーキランプ電源ラインの2本のラインが互いに逆方向に巻かれている。したがって、2本の電源ラインが導通しているときは、磁場は平衡するので検知コイルに電圧は生じない。一方の電源ラインが断線すると、平衡が崩れて検知コイルに出力する。これにより、一方が断線していることを知ることができる。 Further, Patent Document 5 proposes a disconnection detecting device for an automobile lamp. This detection device includes an annular core around which a detection coil is wound. For example, two lines of a brake lamp power supply line are wound around the iron core in opposite directions. Therefore, when the two power supply lines are conducting, the magnetic field is balanced and no voltage is generated in the detection coil. When one of the power supply lines is disconnected, the balance is lost and the power is output to the detection coil. Thereby, it can be known that one side is disconnected.
以上のように、従来の検知装置によっても、一応断線状態を知ることはできる。しかしながら、従来の検知方法では「完全に断線しているか、断線していないか」を択一的に知ることができるだけで、十分ではない場合がある。以下、そのような場合を説明する。固定的に設置されている電源装置から、給電線を介して、可動的に設けられている負荷装置に電力を供給しなければならない場合がある。例えば、射出成形機は、固定側金型と、この固定側金型に対して型開閉される可動側金型とからなり、これらの金型の間で成形品を成形するようになっているが、成形された成形品は可動側金型を開き、そして電動モータにより突出装置を駆動して成形品を突き出すようにようになっている。負荷装置である突出装置は、可動側金型の方に設けられているので、成形品を得る成形サイクル毎に移動し、電源装置との間隔は変化する。そこで、このような給電線には、途中に「たるみ、遊び等からなる屈曲部」を設けて間隔の変化を吸収するようになっている。 As described above, the disconnection state can be known even by a conventional detection device. However, in the conventional detection method, “whether it is completely disconnected or not disconnected” can be known selectively, and it may not be sufficient. Hereinafter, such a case will be described. In some cases, it is necessary to supply power from a power supply device that is fixedly installed to a load device that is movably provided via a feeder line. For example, an injection molding machine includes a fixed mold and a movable mold that is opened and closed with respect to the fixed mold, and a molded product is molded between these molds. However, the molded product is configured such that the movable mold is opened and the projecting device is driven by an electric motor to eject the molded product. Since the protruding device that is a load device is provided on the movable side mold, it moves every molding cycle for obtaining a molded product, and the distance from the power supply device changes. In view of this, such a feeder line is provided with a “bent portion formed of slack, play, etc.” in the middle to absorb the change in the interval.
上記のように屈曲部が設けられているので、給電線に過度の引っ張り力は作用しないが、屈曲部には成形サイクル毎に曲げ伸ばしの繰り返し荷重が作用する。その結果、屈曲部の曲率半径の小さい箇所、局部的に応力が集中する箇所等の芯線あるいは素線は徐々に破線あるいは破損等により劣化していく。このような劣化によって抵抗が大きくなっても所定の電圧が加わっているので電流は流れ続ける。その結果、劣化箇所は発熱し最悪の場合、焼損し火災の原因にもなる。しかしながら、上記した従来の検知方法では、電流が流れている以上、芯線の一部破損等の劣化は検知できない。断線してからこれを検出して交換している、あるいは定期的に新しい給電線と交換しているのが実情である。
したがって、本発明は、給電線の断線は勿論のこと、芯線の破損等による劣化も検知することができる、給電線の劣化・断線検出方法を提供することを目的としている。
Since the bent portion is provided as described above, an excessive tensile force does not act on the power supply line, but a repeated load of bending and stretching acts on the bent portion for each molding cycle. As a result, core wires or strands such as portions where the radius of curvature of the bent portion is small and portions where stress is locally concentrated gradually deteriorate due to broken lines or breakage. Even if the resistance increases due to such deterioration, the current continues to flow because a predetermined voltage is applied. As a result, the deteriorated portion generates heat, and in the worst case, it burns out and causes a fire. However, the conventional detection method described above cannot detect deterioration such as partial breakage of the core wire as long as current flows. The actual situation is that this is detected and replaced after disconnection, or is periodically replaced with a new power supply line.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for detecting deterioration or disconnection of a power supply line, which can detect not only disconnection of the power supply line but also deterioration due to breakage of a core wire or the like.
本発明は、上記目的を達成するために、電源装置から負荷装置に単相または三相の給電線で給電するとき、それぞれの相の給電線を、電気抵抗が同じで並列に配線した一対の給電線であるペア給電線に分岐して給電する。このペア給電線を1個のリング型の貫通型電流センサに挿通するが、ペア給電線の一方はリングの一方側から、他方は他方側から挿通する。リング内において互いに逆方向に挿通しているので、ペア給電線に異常がなければ電線周りに発生する磁場は相殺されて貫通型電流センサにおいて電圧は発生しない。ペア給電線の一方または他方が断線あるいは一部破損すると、破損した電線の抵抗が変化し流れる電流が変わる。磁場のバランスが崩れて、貫通型電流センサにおいて誘導起電力が発生する。つまり電圧が検出される。これにより、ペア給電線すなわち給電線の劣化あるいは断線を検出することができる。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a pair of power lines of the same phase that are connected in parallel with the same electrical resistance when power is supplied from the power supply device to the load device with a single-phase or three-phase power supply line Power is supplied by branching to a pair feeder that is a feeder. The pair feeder is inserted into one ring-type through-type current sensor. One of the pair feeders is inserted from one side of the ring and the other is inserted from the other side. Since they are inserted in opposite directions in the ring, the magnetic field generated around the wires is canceled if there is no abnormality in the pair feeders, and no voltage is generated in the through-type current sensor. When one or the other of the pair feeders is disconnected or partially damaged, the resistance of the damaged wire changes and the flowing current changes. The balance of the magnetic field is lost, and an induced electromotive force is generated in the through-type current sensor. That is, a voltage is detected. As a result, it is possible to detect deterioration or disconnection of the pair power supply lines, that is, the power supply lines.
すなわち、請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、電源装置から負荷装置に単相または三相の給電線で給電するとき、前記電源装置から出ているそれぞれの相の給電線について、互いに並列に接続された電気抵抗が同じ2本の給電線であるペア給電線に分岐させ、該ペア給電線から再び合流させて1本にし、該1本になった部分を前記負荷装置に接続して給電するようにし、リング状の貫通型電流センサを設け、ペア給電線の一方は前記リングの一方側から、他方は前記リングの他方側からそれぞれ挿通して、前記リング内において互いに逆方向に電流が流れるようにし、前記貫通型電流センサにおいて電圧を検出することによって前記ペア給電線の劣化あるいは断線を検出するように構成される。請求項2に記載の発明は、電源装置から負荷装置に単相または三相の給電線で給電するとき、前記電源装置から出ているそれぞれの相の給電線について、並列に接続された電気抵抗が同じ2本の給電線であるペア給電線に分岐させ、該ペア給電線から再び合流させて1本にし、該1本になった部分を前記負荷装置に接続して給電するようにし、第1、2のリング状の貫通型電流センサを設け、ペア給電線の一方は第1の貫通型電流センサに、他方は第2の貫通型電流センサにそれぞれ挿通して、前記第1、2の貫通型電流センサにおいて発生する電圧差を検出することによって前記ペア給電線の劣化あるいは断線を検出するように構成される。 That is, in order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 supplies each phase coming out from the power supply device when supplying power from the power supply device to the load device through a single-phase or three-phase power supply line. The electric wires are branched into a pair of feed lines, which are two feed lines having the same electrical resistance connected in parallel to each other, and merged again from the pair of feed lines into one, and the portion that becomes the one is the load Connected to the device to supply power , provided with a ring-shaped through-type current sensor, one of the pair of feeders is inserted from one side of the ring and the other is inserted from the other side of the ring. Currents flow in opposite directions to each other, and a voltage is detected by the through-type current sensor so as to detect deterioration or disconnection of the pair feeders. According to the second aspect of the present invention, when power is supplied from the power supply device to the load device by a single-phase or three-phase power supply line, the electric resistance connected in parallel with respect to the power supply lines of each phase coming out of the power supply device Are split into a pair of feeders, which are the same two feeders, merged again from the pair of feeders into one, and the one part is connected to the load device to supply power, Two or more ring-shaped through-type current sensors are provided, and one of the pair of feeders is inserted through the first through-type current sensor and the other through the second through-type current sensor. By detecting a voltage difference generated in the through-type current sensor, it is configured to detect deterioration or disconnection of the pair feeder.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の方法において、前記給電線が前記電源装置と、該電源装置との間の位置関係が時間とともに繰り返し変化する負荷装置との間に適用される、ように構成される。 According to a third aspect of the present invention, in the method according to the first or second aspect, the power supply line is between the power supply device and a load device in which a positional relationship between the power supply device changes repeatedly with time. Applied to be configured.
以上のように、本発明によると、電源装置から負荷装置に単相または三相の給電線で給電するとき、電源装置から出ているそれぞれの相の給電線について、互いに並列に接続された電気抵抗が同じ2本の給電線であるペア給電線に分岐させ、、該ペア給電線から再び合流させて1本にし、該1本になった部分を負荷装置に接続して給電するようにし、リング状の貫通型電流センサを設け、ペア給電線の一方はリングの一方側から、他方はリングの他方側からそれぞれ挿通して、リング内において互いに逆方向に電流が流れるようにしている。ペア給電線のそれぞれは電気抵抗が同じなので大きさが同じ電流が流れて、リング内においては電線周りに発生する磁界は相殺される。つまり貫通型電流センサにおいては電圧は検出されない。しかしながらペア給電線の一方が断線したり劣化によって電気抵抗が変化すると、リング内において磁界が発生することになり、貫通電流センサで電圧が検出される。すなわち断線だけでなく劣化も、確実に検出することができる。また他の発明によると、一対の貫通型電流センサを設け、ペア給電線の一方は一方の貫通型電流センサに、他方は他方の貫通型電流センサにそれぞれ挿通している。これらの一対の貫通型電流センサの電圧差を検出することによっても、ペア給電線の劣化や断線を検出することができる。 As described above, according to the present invention, when power is supplied from a power supply device to a load device with a single-phase or three-phase power supply line, the electric power lines connected to each other in parallel with respect to the power supply lines of the respective phases coming out of the power supply device. Branch to a pair of feeders that are two feeders with the same resistance, merge again from the pair of feeders into one, and connect the portion that became one to a load device to feed power, A ring-shaped through-type current sensor is provided, and one of the pair feeders is inserted from one side of the ring and the other is inserted from the other side of the ring so that currents flow in opposite directions in the ring. Since each pair of feeders has the same electrical resistance, currents of the same magnitude flow, and the magnetic field generated around the wires is canceled in the ring. That is, no voltage is detected in the through-type current sensor. However, when one of the pair feeders is disconnected or the electrical resistance changes due to deterioration, a magnetic field is generated in the ring, and the voltage is detected by the through current sensor. That is, not only disconnection but also deterioration can be reliably detected. According to another invention, a pair of through-type current sensors is provided, and one of the pair of feed lines is inserted through one through-type current sensor and the other is inserted through the other through-type current sensor. By detecting the voltage difference between the pair of through-type current sensors, it is possible to detect the deterioration or disconnection of the pair feeders.
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明に係る給電線の劣化・断線検出方法は、3相でも単相でも原理は同じであり同様に実施できるので、以下より簡単な単相の実施の形態について説明する。図1の(ア)は、本実施の形態を示している。同図において、符号Sは固定的な電源装置を示し、Mは負荷装置である電動モータをそれぞれ示している。モータMにより、例えば前述したような射出成形機のエジェクタ装置が駆動されるが、モータMとエジェクタ装置は移動架台Bに搭載され、成形サイクルに合わせて矢印Y方向に往復動的に駆動される。 Embodiments of the present invention will be described below. Since the principle of the feed line deterioration / breakage detection method according to the present invention is the same in both three-phase and single-phase and can be implemented in the same manner, a simpler single-phase embodiment will be described below. FIG. 1A shows the present embodiment. In the same figure, the code | symbol S shows the fixed power supply device and M has each shown the electric motor which is a load apparatus. The ejector device of the injection molding machine as described above is driven by the motor M, for example. The motor M and the ejector device are mounted on the movable base B and are reciprocally driven in the direction of the arrow Y in accordance with the molding cycle. .
電源装置Sからは2相の給電線が出ている。一方の相の給電線は途中で第1の給電線1と第2給電線2とに分岐し、再び合流する形で1本の線となりモータMに接続されている。同様に他方の相の給電線も電源装置Sから出て、途中で分岐したような形で第3の給電線3と第4の給電線4とになり、再び合流する形で1本の線となりモータMに接続されている。第1、2の給電線1、2は同一材料から同じ長さ、同じ断面積に形成された電線であり、電気抵抗は同じである。同様に第3、4の給電線3、4も、同一材料から同じ長さ、同じ断面積に形成された電線であり、電気抵抗は同じである。第1、2の給電線1、2も、第3、4の給電線3、4も、それぞれペア給電線となっている。電源装置Sは固定的であるが、負荷装置Mは移動するので、給電線の途中には「たるみ、遊び等からなる屈曲部U」が設けられている。このような第1、2の給電線1、2、つまりペア給電線は、互いに近接して配線されているので、それぞれが外部から受ける電磁的影響や温度等の他の物理的影響は実施的に等しい。つまり電磁気的、物理的に同じ条件になるように平行して配線されている。同様に、他のペア給電線である第3、4の給電線3、4も同様にして配線されている。ペア給電線においてはこのように電気抵抗が同じであり、ペア給電線の両端にかかる電圧が等しく、配線周りの電磁気的・物理的な影響も同等であるので流れる電流は等しい。
A power supply device S has a two-phase feed line. One phase of the power supply line is branched into the first power supply line 1 and the second power supply line 2 on the way, and is joined again to form a single line and is connected to the motor M. Similarly, the power supply line of the other phase also exits from the power supply device S, becomes a third
ペア給電線には本実施の形態に係る貫通型電流センサ10が設けられている。貫通型電流センサ10は、リング状の鉄心と、この鉄心に巻かれたコイルとからなり、コイルから引き出された導線a、bは所定の抵抗14に接続されている。この抵抗14間の電位差を不感帯付き比較器11によって検出するようになっている。従ってリング状の鉄心において磁場が変化すると、コイルに誘導起電力が生じて導線a、bに電流が流れる。そうすると抵抗14間に電位差が生じて比較器11で検出されることになる。比較器11の出力は給電線の断線や劣化が検出するための端子12に出力されている。
The pair feed line is provided with a through
このような貫通型電流センサ10のリング部に、第1、2の給電線1、2が共に挿通されているが、第1の給電線1に流れる電流と、第2の給電線2に流れる電流は互いに逆方向に流れるように挿通されている。すなわち、第1の給電線1は貫通型電流センサ10のリング部を左方向から右方向に貫通するように挿通され、第2の給電線2はUターンして右方向から左方向に貫通するように挿通されている。他のペア給電線である第3、4の給電線3、4にも同様な貫通型電流センサ10’が取り付けられているが、図1の(ア)には詳しくは示されていない。
The first and second feeders 1 and 2 are inserted through the ring portion of the through-
次に作用について説明する。第1、2の給電線1、2の芯線に、一部破損、断線等の異常がないときは、前記したように第1、2の給電線1、2は電気抵抗が同じである。第1、2の給電線1、2においては、それぞれ給電線周りに電流に比例した磁場が発生する。ペア給電線に流れる電流は等しいので、第1、2の給電線1、2によってリング部において発生する磁場は大きさが等しい。しかしながら第1、2の給電線1、2はリング部において電流が逆向きに流れるので磁場の向きは逆向きになる。これによって磁場は相殺される。そうすると、リング部において磁場は変化せず貫通型電流センサ10は反応しない。これにより、第1、2の給電線1、2は異常がないと判断される。
Next, the operation will be described. When there is no abnormality such as partial breakage or disconnection in the core wires of the first and second feed lines 1 and 2, as described above, the first and second feed lines 1 and 2 have the same electrical resistance. In the first and second feed lines 1 and 2, a magnetic field proportional to the current is generated around each feed line. Since the currents flowing in the pair feeders are equal, the magnetic fields generated in the ring portion by the first and second feeders 1 and 2 are equal in magnitude. However, since the currents flow in the first and second feeder lines 1 and 2 in the ring portions in the opposite directions, the directions of the magnetic fields are reversed. This cancels the magnetic field. If it does so, a magnetic field will not change in a ring part and penetration type
稼働時間の経過と共に、屈曲部Uの芯線には屈伸によって疲労し、一部破損などの異常が発生する。第1、2の給電線1、2は同じように配線されているが、何らかの原因でいずれか一方に一部破損等の異常が発生すると、破損した一方の給電線の電気抵抗が変わる。そうするとペア給電線のそれぞれに流れる電流が異なることになる。貫通型電流センサ10のリング部において磁場が相殺されないので、磁場が変化する。コイルに誘導起電力が発生して導線a、bに電流が流れ、抵抗14間に電位差が生じる。比較器11で電位差を検出して端子12に出力される。これにより、第1、2の給電線1、2のいずれかに一部破損などの異常が発生したことを検出することができる。第1、2の給電線1、2を共に新しい給電線と取り換える等の処置をする。
As the operation time elapses, the core wire of the bent portion U is fatigued by bending and stretching, and an abnormality such as partial breakage occurs. The first and second power supply lines 1 and 2 are wired in the same manner. However, if an abnormality such as a partial breakage occurs in any one of the causes for some reason, the electrical resistance of one damaged power supply line changes. As a result, the currents flowing through the pair feeders are different. Since the magnetic field is not canceled in the ring portion of the through-
他方のペア給電線に設けられている貫通型電流センサ10’によっても異常状態を同様にして検知できることは明らかである。なお、本実施の形態においては単相の交流の給電線において説明をしたが、3相交流についても同様である。 Obviously, the abnormal state can be detected in the same manner by the through-type current sensor 10 'provided on the other pair of feeder lines. In the present embodiment, a single-phase AC power supply line has been described, but the same applies to a three-phase AC power supply.
上記の実施の形態では、第1、2の給電線1、2および第3、4の給電線3、4は途中で分岐して2本に平行に配線されているように示されているが、図1の(イ)に示されているように電源装置Sから2本平行に配線することもできる。また、屈曲部Uのない給電線に応用できることは明らかである。
In the above embodiment, the first and second feeder lines 1 and 2 and the third and
1〜4 第1〜4の給電線
10、10’ 貫通型電流センサ
U 屈曲部
S 電源装置
M 電動モータ(負荷装置)
1-4 1st to 4th feeder lines
10, 10 'Through-type current sensor U Bend
S Power supply device M Electric motor (load device)
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