JP4229097B2 - Load protection device with failure detection function - Google Patents
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Description
本発明は、交流電力整流用の整流器及び平滑コンデンサからなる直流電源回路の直流出力側に設けられ、過電流発生時に前記直流電源回路の出力側を短絡してロボットの動作を保証する故障検出機能付き負荷保護装置に関する。 The present invention provides a fault detection function provided on the DC output side of a DC power supply circuit comprising a rectifier for AC power rectification and a smoothing capacitor, and shorting the output side of the DC power supply circuit to guarantee the operation of the robot when an overcurrent occurs. The present invention relates to a load protection device.
従来、例えばロボットを動作させるロボットコントローラには、交流電力整流用の整流器及び平滑コンデンサからなる直流電源回路の直流出力(直流電源)が供給されるようになっている。そして、前記直流電源回路の出力側に負荷保護装置を設けて、前記ロボットコントローラに対する通電時に過電流が発生したときに、上記直流電源回路の出力側を短絡させて負荷である前記ロボットの動作を保証するようにしている。 Conventionally, for example, a robot controller that operates a robot is supplied with a DC output (DC power supply) of a DC power supply circuit including a rectifier for AC power rectification and a smoothing capacitor. A load protection device is provided on the output side of the DC power supply circuit, and when an overcurrent occurs when the robot controller is energized, the output side of the DC power supply circuit is short-circuited to operate the robot as a load. I guarantee it.
図6にはロボットコントローラ1に用いられる従来の負荷保護装置2を示している。この負荷保護装置2は、交流電源を直流化する前記直流電源回路3のプラス側電源ライン3aとマイナス側電源ライン3bとの間に、機械式の3接点リレースイッチからなる保護スイッチ4を接続し、図示しない過電流検出手段が過電流を検出すると、リレー駆動回路5を介してこの保護スイッチ4をオン(接点c−a間閉成)させ、もって直流電源回路3の出力側を短絡してロボット6を保護するようにしている。
FIG. 6 shows a conventional
さらに、この従来の負荷保護装置2には、自己の故障を検出する機能を備えており、これは、図6に示すように、保護スイッチ4の常開側の固定接点bに検出用の電源Vdを抵抗7を介して与える構成とし、この固定接点bの電位を故障検出回路8により判定して保護スイッチ4の故障を検出するようにしている。すなわち、正常時には、故障検出回路8は「L」レベルを検出し、故障時(接点c−a間溶着)には「H」レベルとなる。
Furthermore, this conventional
なお、電力用半導体装置の短絡保護を図るものとして特許文献1に示される構成があるが、これには、自己の故障を検出する機能は備えておらず、本発明とは直接関係がない。
ところが、図6に示した構成の故障検出機能付き負荷保護装置2では、検出できる故障モードがショート故障(接点溶着)のみであるため、複数の故障モードの検出に対応できないという問題がある。これを解決するために発明者は半導体スイッチを保護スイッチに用いることを考えているが、一つの半導体スイッチのみでは短絡時の大電流によって破損するおそれがある。
However, the
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体スイッチを用いることにより複数の故障モードを検出でき、しかも、半導体スイッチが破損することのない故障検出機能付き負荷保護装置を提供するにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to detect a plurality of failure modes by using a semiconductor switch and to provide a load protection device with a failure detection function that does not damage the semiconductor switch. To provide.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、前記直流電源回路のプラス側電源ライン及びマイナス側電源ライン間に接続された第1の半導体スイッチと、前記直流電源回路のプラス側電源ライン及びマイナス側電源ライン間に接続され、抵抗と第2の半導体スイッチとを接続した直列回路と、過電流発生時に前記第2の半導体スイッチをオンした後に前記第1の半導体スイッチをオンする保護制御手段とを備えることで、負荷保護装置として、故障モードの複数の検出が可能な半導体スイッチを用いて過電流保護を図りながらも、保護動作時に該半導体スイッチに破損するおそれがない。すなわち、過電流発生時には、保護制御手段が、まず、抵抗と直列の第2の半導体スイッチをオンすることから、該第2の半導体に瞬時に過電流が流れることがなく、この第2の半導体スイッチが破損することはなく、そして平滑コンデンサの充電電圧が放電されてゆき、次に、保護制御手段が、第1の半導体スイッチをオンすることで、瞬時に直流電源回路の直流出力側を短絡する。このとき、平滑コンデンサの端子間電圧が低下しているので当該第1の半導体スイッチも破損することがない。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is characterized in that a first semiconductor switch connected between a plus side power line and a minus side power line of the DC power circuit, a plus side power line of the DC power circuit, A series circuit connected between the negative power supply line and connecting a resistor and a second semiconductor switch, and protection control means for turning on the first semiconductor switch after turning on the second semiconductor switch when an overcurrent occurs As a load protection device, a semiconductor switch capable of detecting a plurality of failure modes is used for overcurrent protection, but the semiconductor switch is not damaged during the protection operation. That is, when an overcurrent occurs, the protection control means first turns on the second semiconductor switch in series with the resistor, so that no overcurrent flows instantaneously in the second semiconductor, and this second semiconductor The switch is not damaged, and the charging voltage of the smoothing capacitor is discharged. Next, the protection control means turns on the first semiconductor switch, thereby instantaneously shorting the DC output side of the DC power supply circuit. To do. At this time, since the voltage across the terminals of the smoothing capacitor is lowered, the first semiconductor switch is not damaged.
そして、これら第1、第2の半導体スイッチの故障を検出するについては、故障検出手段が、前記直流電源回路の前記平滑コンデンサに所定の電圧をチャージさせるためのチャージ制御と、このチャージ制御実行後前記第2の半導体スイッチに対してオン指令を出力する第2の半導体スイッチオン指令出力制御と、その後前記第1の半導体スイッチに対してオン指令を出力する第1の半導体スイッチオン指令出力制御とを行い、これらの制御時に前記平滑コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段による検出電圧の変化に応じて前記第1及び第2の半導体スイッチのショート故障及びオープン故障の有無を検出するから、複数の故障モードである第1及び第2の半導体スイッチのショート故障及びオープン故障を良好に検出することが可能となる。 For detecting the failure of the first and second semiconductor switches, the failure detection means charges the smoothing capacitor of the DC power supply circuit with a predetermined voltage, and after executing the charge control. A second semiconductor switch on command output control for outputting an on command to the second semiconductor switch; and a first semiconductor switch on command output control for outputting an on command to the first semiconductor switch thereafter. And detecting the presence or absence of a short circuit failure and an open failure of the first and second semiconductor switches according to the change in the detection voltage by the voltage detection means for detecting the voltage between the terminals of the smoothing capacitor during these controls, It is possible to satisfactorily detect a short circuit failure and an open failure of the first and second semiconductor switches which are a plurality of failure modes. The ability.
この場合、前記故障検出手段は、前記第1及び第2の半導体のショート故障及びオープン故障の有無を検出する他に、前記チャージ制御時における前記電圧検出手段による検出電圧の変化に応じて、第1及び第2の半導体スイッチにおける抵抗分を有する半ショート故障の有無を検出するようにしても良い(請求項2の発明)。このようにすると、さらに異なる故障モードである第1及び第2の半導体スイッチの半ショート故障も良好に検出することが可能となる。 In this case, the failure detection means detects the presence or absence of a short failure and an open failure in the first and second semiconductors, and in addition, according to a change in the detection voltage by the voltage detection means during the charge control. The presence or absence of a half-short fault having a resistance component in the first and second semiconductor switches may be detected (invention of claim 2). In this way, it is possible to satisfactorily detect a half-short failure of the first and second semiconductor switches which are different failure modes.
また、前記故障検出手段における前記チャージ制御は、前記直流電源回路の入力側に設けられた交流電源投入用のスイッチをオンすることにより行うようにしても良く(請求項3の発明)、このようにすると、負荷の入力電源である交流電源を前記直流電源回路の整流器で直流化して平滑コンデンサにチャージでき、検査用の電源を、別途、用意する必要がなく、構成の簡単化を図ることができる。 The charge control in the failure detection means may be performed by turning on an AC power supply switch provided on the input side of the DC power supply circuit (invention of claim 3). As a result, the AC power source, which is the input power source for the load, can be converted into a direct current by the rectifier of the DC power source circuit and charged to the smoothing capacitor, and it is not necessary to prepare a separate power source for inspection, thereby simplifying the configuration. it can.
また、前記故障検出手段は、前記チャージ制御時に前記電圧検出手段による検出電圧の上昇度が正常時より小さいことに基づいて第2の半導体スイッチのショート故障を検出し、前記チャージ制御時に前記検出電圧が上昇しないことに基づいて第1の半導体スイッチのショート故障を検出し、前記第2の半導体スイッチオン指令出力制御時に前記検出電圧が低下しないことに基づいて該第2の半導体スイッチのオープン故障を検出し、前記第1の半導体スイッチオン指令出力制御時に前記検出電圧の低下度が正常時における検出電圧の低下度より小さいことに基づいて該第1の半導体スイッチのオープン故障を検出するようにしても良い(請求項4の発明)。このようにすると、第1及び第2の半導体スイッチのショート故障及びオープン故障を精度良く検出することができる。 Further, the failure detection means detects a short-circuit failure of the second semiconductor switch based on a degree of increase in detection voltage by the voltage detection means being smaller than normal during the charge control, and detects the detection voltage during the charge control. A short failure of the first semiconductor switch is detected based on the fact that the voltage does not rise, and an open fault of the second semiconductor switch is detected based on the fact that the detected voltage does not decrease during the second semiconductor switch-on command output control. And detecting an open failure of the first semiconductor switch based on the degree of decrease in the detected voltage being smaller than the degree of decrease in the detected voltage during normal operation during the first semiconductor switch-on command output control. (Invention of claim 4). In this way, it is possible to accurately detect a short circuit failure and an open failure of the first and second semiconductor switches.
また、前記故障検出手段は、前記チャージ制御時に前記電圧検出手段による検出電圧の上昇度が、第2の半導体スイッチのショート故障時の検出電圧上昇度より小さいことに基づいて該第2の半導体スイッチの半ショート故障を検出し、前記チャージ制御時に前記検出電圧の上昇度が、第2の半導体スイッチの半ショート故障時の検出電圧上昇度より小さいことに基づいて該第1の半導体スイッチの半ショート故障を検出する構成としても良い(請求項5の発明)。このようにすると、第1及び第2の半導体スイッチの半ショート故障を精度良く検出することができる。 In addition, the failure detection means may detect the second semiconductor switch based on the fact that the degree of increase in the detection voltage by the voltage detection means during the charge control is smaller than the degree of increase in the detection voltage when the second semiconductor switch is short-circuited. A half short-circuit failure of the first semiconductor switch based on the fact that the degree of increase in the detection voltage during the charge control is smaller than the degree of increase in the detection voltage during the half-short failure of the second semiconductor switch. It is good also as a structure which detects a failure (invention of Claim 5). In this way, it is possible to accurately detect a half-short failure of the first and second semiconductor switches.
以下、本発明の一実施例について図1ないし図5を参照して説明する。図1には負荷であるロボット10を制御するロボットコントローラ11の給電回路12が示されている。この給電回路12は、例えば三相交流電源(交流電力)13を整流・平滑する直流電源回路14を備えている。この直流電源回路14は、例えば三相ダイオード全波整流器からなる整流器15と、平滑コンデンサ16とを有して構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a
前記整流器15の入力側には交流電源投入用のスイッチたる回路開閉器17を介して前記三相交流電源13が接続されるようになっており、この整流器15の出力端子間に前記平滑コンデンサ16が接続されている。前記直流電源回路14の出力電源ラインであるプラス側電源ライン14a及びマイナス側電源ライン14b間に前記ロボットコントローラ11が接続されている。前記回路開閉器17は後述の制御部22によりオンオフされるものである。
The three-phase
また、この直流電源回路14の出力側には負荷保護装置18が設けられている。この負荷保護装置18は、第1の半導体スイッチたる第1のFET19と、第2の半導体スイッチたる第2のFET20と、抵抗21と、制御部22とを備えて構成されている。前記第1のFET19は、前記直流電源回路14のプラス側電源ライン14a及びマイナス側電源ライン14b間に接続されている。前記抵抗21と第2のFET20とは直列回路23を構成していて、この直列回路23は前記プラス側電源ライン14a及びマイナス側電源ライン14b間に接続されている。前記制御部22はCPU、ROM、RAM、A/D変換器などを備えたマイコン、FET駆動回路、前記平滑コンデンサ16の端子間電圧Vkを検出する電圧検出回路(電圧検出手段)などを含んで構成されており、保護制御手段及び故障検出手段たるものである。前記制御部22には報知手段としての表示装置24及びブザー25が接続されている。なお、この負荷保護装置18には図示はしないが、過電流検出手段としての過電流検出回路が設けられている。この過電流検出回路は前述の電圧検出回路を利用しても良い。
A
なお、図2に示すようにロボット10にはロボットコントローラ11が接続され、このロボットコントローラ11にはティーチペンダント26が接続されている。そして前記ロボットコントローラ11の給電回路12は、図示しないが、ロボット10の各アーム動作させるサーボモータを駆動制御する駆動制御回路に電力を与えるようになっている。
As shown in FIG. 2, a
上記制御部22における保護制御手段は、回路開閉器17のオンによるロボット10への給電時に、過電流が発生したときに該過電流を検出し、まず第2のFET20のゲートに対してオン指令を出力して第2のFET20をオンし、抵抗21により放電し、前記電圧検出回路により所定電圧以下(第1のFET19の許容最大電圧以下)になったことが検出されると、第1のFET19のゲートに対してオン指令を出力してこれをオンして直流電源回路14の出力側を短絡し、もって負荷であるロボット10の動作を保証する。この場合、第1、第2のFET19、20には過電流が流れることがないので、これらFET19、20が破損することがない。すなわち、仮に、第2のFET20及び抵抗21の直列回路23を設けずに、第1のFET19のみを設け、過電流検出時にこの第1のFET19をオンするとこれが破損するおそれがあるが、本実施例では、前記第2のFET20による最初に放電して過電流を低減し(第2のFET20には抵抗19により電流が消費されるから該第2のFET20の破損はない)、その後第1のFET19をオンするから、両FET19、20とも破損することがない。
The protection control means in the
ここで、制御部22における故障検出手段としての制御内容を図3のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートは、ロボット10の運転停止時に定期的に自動的に開始される。なお、図示しないスタートスイッチの操作により開始するようにしても良い。
Here, the control contents as the failure detection means in the
この故障検出の制御内容のフローチャートの概要について述べると、このフローチャートでは、基本的に、図4(a)で示すように、回路開閉器17を所定時間TAオン、その所定時間TB経過後第2のFET20のゲートに対して所定時間TCオン指令Son2を出力し、その後、該オン指令Son2を出力したまま、所定時間TD第1のFET19のゲートに対してオン指令Son1を出力する。そして、このオンオフ制御時に、前記検出電圧の変化度を検出して、第1、第2のFET19、20のショート故障、オープン故障及び半ショート故障を検出するものである。ここで、第1、第2のFET19、20に故障がない(正常)場合の検出電圧の変化、第1、第2のFET19、20にショート故障、オープン故障及び半ショート故障が発生した場合の検出電圧の変化について予め説明する。
An outline of the flowchart of the control contents of the failure detection will be described. In this flowchart, basically, as shown in FIG. 4A, the
(1)第1、第2のFET19、20に故障がない(正常)場合には、検出電圧は図4(a)に実線で示すように変化する。つまり、回路開閉器17がオンすると、第1、第2のFET19、20は正常にオフした状態であるので、平滑コンデンサ16に整流器15の出力電圧が正常にチャージされていく。そして、上記回路開閉器17がオフされても、チャージされた電圧は降下しない。所定時間TB経過して第2のFET20にオン指令Son2が出力されると、該第2のFET20が正常にオンするから、平滑コンデンサ16と抵抗21とで決まる時定数でコンデンサ電荷が放電されて検出電圧が減少していく。そして、所定時間TCが経過して第1のFET19にオン指令Son1が出力されると、該FET19が正常にオンして前記平滑コンデンサ16の電荷が急激に放電される。
(1) When there is no failure (normal) in the first and
(2)第2のFET20がオープン故障である場合には、検出電圧は図4(a)の破線で示すように、平滑コンデンサ16のチャージ電圧が低下しない。
(3)第2のFET20がショート故障である場合には、図4(b)で示すように、回路開閉器17がオンした時のチャージ電圧の変化度(上昇度)が正常時より小さくなる。制御部22にはこれを考慮して変化度の判定値K1が設定されている。
(2) When the
(3) When the
(4)第2のFET20が半ショート故障(抵抗値をもったショート故障)である場合には、図4(c)に点線で示すようにチャージ電圧の変化度(上昇度)が前記正常時及び前記第2のFET20のショート故障時よりも小さくなる。制御部22にはこれを考慮して変化度の判定値K2(K2<K1)が設定されている。
(5)第1のFET19がオープン故障である場合には、図5(a)に点線で示すように該第1のFET19がオン指令Son1を与えられてもオンしないから、所定時間TDにおける正常時よりも変化度(低下度)が小さい。制御部22にはこれを考慮して変化度の判定値K3が設定されている。
(4) When the
(5) When the
(6)第1のFET19がショート故障である場合には、図5(b)に点線で示すように、平滑コンデンサ16がチャージされないから、検出電圧の変化度(上昇度)はほぼゼロ(上昇しない)のままである。
(7)第1のFET10が半ショート故障である場合には、図5(c)に点線で示すように、チャージ電圧の変化度(上昇度)が第1のFET19のショート故障時の検出電圧上昇度より大きく且つ第2のFET20の半ショート故障時の検出電圧上昇度より小さい(前記図4(c)の第2のFET20の半ショート故障時よりも小さい)。制御部22にはこれを考慮して変化度の判定値K4(K4<K2)が設定されている。
(6) When the
(7) When the
さて、図1のフローチャートについて具体的に説明する。回路開閉器17がオフされた状態から、制御部22は、まずステップS1で平滑コンデンサ16の端子間電圧を検出する。そして、ステップS2で回路開閉器17をオンし平滑コンデンサ16に検査用の所定電圧この場合整流器15の直流電圧をチャージし(チャージ制御)、ステップS3で検出電圧の変化度の検出を開始する。すなわち、極めて短い時間ごとに、検出電圧の今回値から前回値を差し引き、その差の大きさで変化度が検出される。ステップS4では、第2のFET20についてショート故障が有るかどうかを判断する。つまり検出電圧の変化度(上昇度)が前記判定値K1未満であってK2以上(正常時より小さい)であるかを判定する。
Now, the flowchart of FIG. 1 will be specifically described. From the state in which the
ここで第2のFET20のショート故障有りが判断されると(「YES」)ステップS18に移行して故障有り対応処理を実行する。この故障有り対応処理は、例えば前記回路開閉器17をオフすると共に、第2のFET20がショート故障している旨を、表示装置24に表示させるとともに、ブザー25により報知する。
ステップS4で第2のFET20のショート故障無しが判断されると(「NO」)、ステップS5で第2のFET20の半ショート故障有りかどうかを判断する。つまり、検出電圧の変化度(上昇度)が前記判定値K2未満であるか(ショート故障時の上昇度より小さいか)どうかを判断する。判定値K2未満であると、前述したステップS18の故障有り対応処理を実行し、回路開閉器17をオフすると共に、第2のFET20が半ショート故障であることを表示及び報知する。
If it is determined that the
If it is determined in step S4 that there is no short-circuit failure in the second FET 20 ("NO"), it is determined in step S5 whether there is a half-short failure in the
ステップS5で第2のFET20の半ショート故障無しが判断されると、ステップS6で第1のFET19のショート故障有りかどうかを判断する。つまり検出電圧が上昇しないかどうかを判断し、上昇しないことをもって第1のFET19のショート故障有りと判断する。そして、ステップS18では、同様に回路開閉器17をオフすると共に第1のFET19がショート故障であることを表示及び報知する。
If it is determined in step S5 that there is no half-short failure of the
ステップS6で第1のFET19のショート故障無しが判断されると、ステップS7で該第1のFET19の半ショート故障が有るかどうかを判断する。つまり、検出電圧の上昇度が判定値K4未満より小さくて且つ上昇度ゼロ(上昇度ゼロは第1のFET19のショート時の上昇度)より大きいことをもって該第1のFET19の半ショート故障有りと判断する。この場合は前述と同様にステップS18で当該FET19の半ショート故障有りの表示及び報知をする。
If it is determined in step S6 that there is no short-circuit failure in the
ステップS7で第1のFET19の半ショート故障無しが判断されると、ステップS8に移行し、ここで前記所定時間TAが経過したことが判断されると、ステップS9で回路開閉器17をオフする。そして、ステップS10で所定時間TBが経過したことが判断されると、ステップS11で第2のFET20に対してオン指令Son2を出力(オン指令出力制御)する。次のステップS12では、第2のFET20のオープン故障が有るかどうかを判断する。つまり、検出電圧が低下しないことをもって該第2のFET20のオープン故障有りと判断する。このオープン故障有りが判断されると、前述同様にステップS18で回路開閉器17をオフすると共に、第2のFET20のオープン故障を表示及び報知する。
If it is determined in step S7 that the
前記ステップS12で第2のFET20のオープン故障無しが判断され、そしてステップS13で所定時間TCの経過が判断されると、第1のFET19に対するオン指令Son1を出力(オン指令出力制御)する。そして、ステップS15で第1のFET19のオープン故障が有るかどうかを判断する。つまり検出電圧の低下度が判定値K3より小さいこと(検出電圧の低下度が正常時の検出電圧の低下度より小さいこと)をもって第1のFET19のオープン故障有りと判断する。そして、ステップS18に移行して、回路開閉器17をオフすると共に、該第1のFET19がオープン故障していることを表示及び報知する。
前記ステップS15で第1のFET19のオープン故障無しが判断されると、所定時間TDが経過した時点(ステップS16)で、第1、第2のFET19、20に対するオン指令Son1、Son2の出力を停止する。
If it is determined in step S12 that there is no open failure of the
When it is determined in step S15 that the
このように本実施例によれば、直流電源回路14のプラス側電源ライン14a及びマイナス側電源ライン14b間に、第1のFET19を接続し、さらに、抵抗21と第2の半導体スイッチ20との直列回路23を接続し、制御部22が過電流発生時に前記第2のFET20をオンした後に前記第1のFET19をオンするようにしたから、負荷保護装置として、故障モードの複数の検出が可能なFET(半導体スイッチ)を用いて過電流保護を図りながらも、保護動作時にこれらFET19、20が破損するおそれがない。
As described above, according to the present embodiment, the
そして、これら第1、第2のFET19、20の故障を検出するについては、制御部22が、直流電源回路14の平滑コンデンサ16に所定の電圧をチャージさせるためのチャージ制御と、このチャージ制御実行後前記第2のFET20に対してオン指令Son2を出力する第2のFETオン指令出力制御と、その後前記第1のFET19に対してオン指令Son1を出力する第1のFETオン指令出力制御とを行い、これらの制御時に検出電圧の変化に応じて前記第1及び第2のFET19、20のショート故障及びオープン故障の有無を検出するから、複数の故障モードである第1及び第2のFET19、20のショート故障及びオープン故障を良好に検出することが可能となる。
For detecting the failure of the first and
この場合、本実施例によれば、前記第1及び第2のFET19、20のショート故障及びオープン故障の有無を検出する他に、前記チャージ制御時における前記検出電圧の変化に応じて、第1及び第2のFET19、20の半ショート故障の有無を検出するようにしたから、さらに異なる故障モードである半ショート故障を良好に検出することが可能となる。
また、前記チャージ制御を、直流電源回路14の入力側に設けられた交流電源13投入用のスイッチである回路開閉器17をオンすることにより行うようにしたから、負荷の入力電源である交流電源13を直流電源回路14の整流器15で直流化して平滑コンデンサ16にチャージでき、検査用の電源を、別途、用意する必要がなく、構成の簡単化を図ることができる。
In this case, according to the present embodiment, in addition to detecting the presence or absence of a short-circuit failure and an open failure of the first and
Further, since the charge control is performed by turning on the
また、制御部22は、前記チャージ制御時に前記検出電圧の上昇度が正常時より小さいことに基づいて第2のFET20のショート故障を検出し、前記チャージ制御時に前記検出電圧が上昇しないことに基づいて第1のFET10のショート故障を検出し、前記第2のFET20オン指令出力制御時に前記検出電圧が低下しないことに基づいて該第2のFET20のオープン故障を検出し、前記第1のFET19オン指令出力制御時に前記検出電圧の低下度が正常時における検出電圧の変化度より小さいことに基づいて該第1のFET19のオープン故障を検出するようにしたから、第1及び第2のFET19、20のショート故障及びオープン故障を精度良く検出することができる。
Further, the
また、制御部22は、前記チャージ制御時に検出電圧の上昇度が、第2のFET20のショート故障時の検出電圧上昇度より小さいことに基づいて該第2のFET20の半ショート故障を検出し、前記チャージ制御時に前記検出電圧の上昇度が、第1のFET19のショート故障時の検出電圧上昇度より大きく且つ第2のFET20の半ショート故障時の検出電圧上昇度より小さいことに基づいて該第1のFET19の半ショート故障を検出する構成としたから、第1及び第2のFET19、20のショート故障及びオープン故障を精度良く検出することができる。
なお、上記実施例では、半導体スイッチとしてFETを用いたが、半導体スイッチとしてはIGBTでも良いなど、他の半導体スイッチを用いても良い。また、交流電源13は三相でなく単相であっても良い。また、負荷はロボットコントローラ以外でも良い。
Further, the
In the above embodiment, the FET is used as the semiconductor switch. However, another semiconductor switch such as an IGBT may be used as the semiconductor switch. Further, the
図面中、10はロボット、11はロボットコントローラ、12は給電回路、14は直流電源回路、15は整流器、16は平滑コンデンサ、17は回路開閉器(スイッチ)、18は負荷保護装置、19は第1のFET(第1の半導体スイッチ)、20は第2のFET(半導体スイッチ)、21は抵抗、22は制御部(保護制御手段、電圧検出手段、故障検出手段)、23は直列回路を示す。 In the drawings, 10 is a robot, 11 is a robot controller, 12 is a power supply circuit, 14 is a DC power supply circuit, 15 is a rectifier, 16 is a smoothing capacitor, 17 is a circuit switch (switch), 18 is a load protection device, and 19 is a first 1 FET (first semiconductor switch), 20 a second FET (semiconductor switch), 21 a resistor, 22 a control unit (protection control means, voltage detection means, failure detection means), and 23 a series circuit .
Claims (5)
前記直流電源回路のプラス側電源ライン及びマイナス側電源ライン間に接続された第1の半導体スイッチと、
前記直流電源回路のプラス側電源ライン及びマイナス側電源ライン間に接続され、抵抗と第2の半導体スイッチとを接続した直列回路と、
過電流発生時に前記第2の半導体スイッチをオンした後に前記第1の半導体スイッチをオンする保護制御手段と、
前記平滑コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記直流電源回路の前記平滑コンデンサに所定の電圧をチャージさせるためのチャージ制御と、このチャージ制御実行後前記第2の半導体スイッチに対してオン指令を出力する第2の半導体スイッチオン指令出力制御と、その後前記第1の半導体スイッチに対してオン指令を出力する第1の半導体スイッチオン指令出力制御とを行い、これらの制御時に前記電圧検出手段による検出電圧の変化に応じて前記第1及び第2の半導体スイッチのショート故障及びオープン故障の有無を検出する故障検出手段と
を備えたことを特徴とする故障検出機能付き負荷保護装置。 A load protection device with a failure detection function that is provided on the DC output side of a DC power supply circuit comprising a rectifier for AC power rectification and a smoothing capacitor, and protects the load by short-circuiting the output side of the DC power supply circuit when an overcurrent occurs. And
A first semiconductor switch connected between a positive power line and a negative power line of the DC power circuit;
A series circuit connected between a positive power line and a negative power line of the DC power circuit and connecting a resistor and a second semiconductor switch;
Protection control means for turning on the first semiconductor switch after turning on the second semiconductor switch when an overcurrent occurs;
Voltage detecting means for detecting a voltage between terminals of the smoothing capacitor;
Charge control for charging the smoothing capacitor of the DC power supply circuit with a predetermined voltage; and second semiconductor switch on command output control for outputting an on command to the second semiconductor switch after the charge control is executed. Thereafter, a first semiconductor switch on command output control for outputting an on command to the first semiconductor switch is performed, and the first and second semiconductor switches are controlled according to changes in the detected voltage by the voltage detecting means during these controls. 2. A load protection device with a failure detection function, comprising: failure detection means for detecting the presence or absence of a short-circuit failure and an open failure of the semiconductor switch.
故障検出手段は、前記第1及び第2の半導体のショート故障及びオープン故障の有無を検出する他に、前記チャージ制御時における前記電圧検出手段による検出電圧の変化に応じて、第1及び第2の半導体スイッチにおける抵抗分を有する半ショート故障の有無を検出することを特徴とする故障検出機能付き負荷保護装置。 In the load protection device with a failure detection function according to claim 1,
The failure detection means detects the presence or absence of short-circuit failure and open failure of the first and second semiconductors, and also detects the first and second according to the change in the detection voltage by the voltage detection means during the charge control. A load protection device with a fault detection function for detecting the presence or absence of a half-short fault having a resistance component in a semiconductor switch.
前記故障検出手段における前記チャージ制御は、前記直流電源回路の入力側に設けられた交流電源投入用のスイッチをオンすることにより行うことを特徴とする故障検出機能付き負荷保護装置。 In the load protection device with a failure detection function according to claim 1 or 2,
The load control device with a failure detection function, wherein the charge control in the failure detection means is performed by turning on an AC power supply switch provided on an input side of the DC power supply circuit.
前記故障検出手段は、前記チャージ制御時に前記電圧検出手段による検出電圧の上昇度が正常時より小さいことに基づいて第2の半導体スイッチのショート故障を検出し、前記チャージ制御時に前記検出電圧が上昇しないことに基づいて第1の半導体スイッチのショート故障を検出し、前記第2の半導体スイッチオン指令出力制御時に前記検出電圧が低下しないことに基づいて該第2の半導体スイッチのオープン故障を検出し、前記第1の半導体スイッチオン指令出力制御時に前記検出電圧の低下度が正常時における検出電圧の低下度より小さいことに基づいて該第1の半導体スイッチのオープン故障を検出することを特徴とする故障検出機能付き負荷保護装置。 In the load protection device with a failure detection function according to any one of claims 1 to 3,
The failure detection means detects a short-circuit failure of the second semiconductor switch based on the degree of increase in the detection voltage by the voltage detection means being smaller than normal during the charge control, and the detection voltage increases during the charge control. A short failure of the first semiconductor switch is detected based on the failure of the first semiconductor switch, and an open failure of the second semiconductor switch is detected based on the fact that the detected voltage does not decrease during the second semiconductor switch-on command output control. The open failure of the first semiconductor switch is detected based on the degree of decrease in the detected voltage being smaller than the degree of decrease in the detected voltage during normal operation during the first semiconductor switch-on command output control. Load protection device with failure detection function.
前記故障検出手段は、前記チャージ制御時に前記電圧検出手段による検出電圧の上昇度が、第2の半導体スイッチのショート故障時の検出電圧上昇度より小さいことに基づいて該第2の半導体スイッチの半ショート故障を検出し、前記チャージ制御時に前記検出電圧の上昇度が、第2の半導体スイッチの半ショート故障時の検出電圧上昇度より小さいことに基づいて該第1の半導体スイッチの半ショート故障を検出することを特徴とする故障検出機能付き負荷保護装置。
In the load protection device with a failure detection function according to claim 2,
The failure detection means is based on the fact that the degree of increase in the detection voltage by the voltage detection means during the charge control is smaller than the degree of increase in the detection voltage at the time of short-circuit failure of the second semiconductor switch. A short-circuit failure is detected, and the first semiconductor switch has a half-short failure based on the fact that the degree of increase in the detection voltage during the charge control is smaller than the degree of increase in the detection voltage at the time of the half-short-circuit failure of the second semiconductor switch. A load protection device with a failure detection function characterized by detecting.
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