WO1996030923A1

WO1996030923A1 - Solenoid relay driving circuit

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Publication number: WO1996030923A1
Application number: PCT/JP1996/000866
Authority: WO
Inventors: Koichi Futsuhara; Masayoshii Sakai
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1996-10-03
Anticipated expiration: 1997-09-30
Also published as: EP0763842A1; DE69630182T2; US5818681A; DE69630182D1; EP0763842A4; EP0763842B1

Description

明糸田書

電磁リレー駆動回路

〔技術分野〕

本発明は、安全を配慮した制御系に組み込まれた電磁リレーを駆動する電磁リレー駆動回路に関し、特に、電磁リレーの接点溶着故障を考慮したフヱールセーフな電磁リレー駆動回路に関する。

〔背景技術〕

一般に、安全に配慮した機械の駆動制御系では、例えば機械等の可動領域が安全な状態（機械を運転しても安全な状態）である時安全を示す高エネルギーの出力が受信されるような構成であることか必要である。なぜなら、機械可動領域が危険な状態（機械を運転した時に危険な状態）である時高エネルギーの出力が受信されるような制御系では、制御系の構成要素が故障等で高エネルギーの出力が発生されなくなるか、もしくは、発生した高エネルギーの出力が受信されなくなった時に、機械可動領域が危険な状態であっても、 ¾ エネルギーの出力の受信がないために、安全な状態であると判 llirして安全な状態のときの制御（機械の運転実行のための制御）を行つてしまう。一方、機械可動領域が安全な状態である時高エネルギーの出力が受信される構成とした制御系では、系の構成要素が故障等を起こし高エネルギーの出力の受信がなくなっても、高エネルギーの出力の受信がない時は危険な状態を意味するため、前述のような危険な状態を安全な状態と誤ることはない。従って、安全を示す情報を 2値で表し、論理値 1 を安全な状態、論理値 0 を安全でない状態とする時、論理値 1 は高エネルギー状態で伝達され、論理値 0 は低エネルギー状態もしくは零で伝達される必要がある。例えば、ブレ一キの解除は安全な時に行われ機械可動部の運転が開始される。即ち、このときブレーキの解除エネルギーは安全を意味する高エネルギー状態でなければならない。このような考え方は、 U. S. Pa t en t 5, 345, 138 号明細書でも示されている。

ところで、安全に配慮した機械の駆動制御系では、電磁リレーを用いることが多く、この場合、機械可動領域が安全な状態である時安全を示す高工ネルギ状態の出力を受信して電磁リレーのメーク接点を〇 N して機械の運転を可能にするよう構成する。

例えば、送信側から出力される安全を示す情報を高エネルギ -状態で外線端子を介して受信側の電磁リレ -に伝達し安全を通報するような電磁リレー駆動回路においては、安全に関する情報を基に、安全な状態の時に送信側から高エネルギー出力を発生し、外線端子を介して外線部分で接続された遠方の受信側の電磁リレーか励磁されてメーク接点が O Nされている時が安全な状態を示し、例えは、機械可動部に連転許可信号が出力されるようにする。

しかし、安全に関する情報の伝達に電磁リレーを用いる場合、 ¾ 磁リレー接点の溶着故障を考慮する必要がある。そのため、電磁リレー接点の溶着の有無を確認し、接点の溶着が無く且つ機械可動領域が安全な状態の時のみ機械可動部に運転許可信号を出力し、また接点が溶着した場合でも危険側誤り状態とならないような構成にする必要がある。

また、電磁リレー接点を用い外線部分を介して高エネルギー状態で安全情報を伝達する回路構成をフェールセーフに構成するには、電磁リレーの接点溶着の他に外線端子間の短絡も考慮.する必要があ o 外線端子間の短絡故障に配慮すると、第 1 図（a)に示す方法によらねばならない。但し、第 1 図において、接点 r は安全を示す時 0 N、安全でない時 O F Fする接点であり、端子 A , A ' , B， B ' は接点 r による送信信号を受信側の電磁リレーに伝達するための外線端子、 Eは電磁リレー駆動用の電源である。第 1 図（ a ) の方法のように、電磁リレー駆動用電源 Eが送信側にある場合は、外端子 A , B間又は A ' , Β ' 間を誤って短絡しても、電磁リレーは決して励磁されない状態（可動領域が危険な状態を意味する、即ち、安全側誤り状態）となる。一方、第 1 図（b ) の方法のように、電磁リレー駆動用電源 Eが受信側にある場合は、万一、外線端子 A , B間又は A ' ， B ' 間を誤って短絡してしまうと、接点 r が閉じていない時（危険な伏態）でも、電磁リレーは励磁状態（可動領域が安全な状態を意味する、即ち、危険側誤り状態）となってしまう。従って、安全を配慮した外線部分を利用する制御系を構成するためには第 1 図（ a ) の方法を用いなければならない。

また、例えばソレノィド等の負荷を駆動する負荷駆動制御系において、負荷の給電回路に半導体スィッチと電磁リレー接点とを直列に介装し、半導体スィッチの短絡故障を考慮して負荷をフェールセーフに駆動する負荷駆動回路が、例えば特開平 6 - 3 3 1 6 7 9号公報及び P C T Z J P 9 3 / 0 1 7 0 3等で開示されている。

これら従来の負荷駆動回路の基本動作は、負荷駆動時は、負荷の駆動信号が入力した時に、先に電磁リレーの接点が〇 N し、その後に半導体スィッチが〇 Nして初めて負荷に電流が供給され、負荷への通電停止時は、負荷駆動信号が停止した時に、逆に半導体スイツチが先に O F F して負荷への給電が停止され、その後電磁リレーの接点が 0 F Fするように構成されている。そして、半導体スィッチの短絡故障が発生して負荷電流を 0 F Fできない場合には、電磁リレー接点を O F F させて負荷への給電を遮断できるようにしている ₍ ところで、これら従来の負荷駆動回路では、半導体スィッチ及びリレー接点の O F Fを監視するセンサを半導体スィッチ及びリレー接点に並列接続すると共に、センサの信号源を負荷駆動電源とは別に設け、この信号源から送信される信号か、半導体スィッチ及びリレー接点が共に〇 F Fの時に受信されることにより、半導体スイツチ及びリレー接点の O F Fが確認される構成としている。このように、負荷駆動電源とは別にセンサ信号源を設けているため、負荷駆動電源によりセンサの信号の送受信が妨害されないように、コンデンサを用いて負荷駆動電源をセンサ部から遮断するようにしている ₍ しかし、前記コンデンサに短絡故障が起こると、半導体スィッチ及びリレー接点の 0 F F時にセンサ部を介して負荷に大きな漏れ^流が流れるという問題がある。

例えばソレノィドバルブのような負荷を駆動する場合、通常、ソレノィドバルブのコイル電流値は、バルブが〇 Nする時とバルブが〇 F Fする時とで値が異なり、この電流値の差はヒステリシスと呼ばれる。特に、小さなコイル電流でバルブを〇 Nさせるためにソレノィドバルブのコイルの巻数を多くするとヒステリシスは大きくなる。ヒステリシスが大きくなつて小さな電流でもバルブが 0 F F し難くなると、上述のセンサ部のコンデンサ短絡故障時の漏れ電流が問題となる。

即ち、半導体スィッチ及びリレー接点を〇 F F させた時に、コンデンサに短絡故障が生じていると、センサ部を介して流れる漏れ電流によって、バルブの 0 F Fの応答（レスポンス）が遅延されることになる。特に、機械プレス等では、このようなバルブの 0 F F応答の遅れはスライド停止の遅れとなり、例えば、非常停止時にも容易にスライドが停止しない事態を招く虞れがある。

P C TZJ P 9 3 / 0 1 7 0 3には、半導体スィッチの O F Fを確認するセンサ部に、負荷駆動電源から直接微小電流を供給する技術が開示されている。この場合、コンデンサが介在しないので、上述のコンデンサ短絡時の漏れ電流による負荷の O F F応答低下に配慮する必要はない。

しかしながら、この場合はリレー接点の〇 F Fを確認する構成とはなっていないため、リレー接点に本質的に溶着しない接点を用いなければならなレ、 o

尚、 P C TZJ P 9 3 Z 0 1 7 0 3には、スィッチの O F F伏？！を光ビームセンサで監視する方法も述べられており、この方法を用いて電磁リレーの 0 F F確認を行うことは可能であるが、この方法は電磁リレーの中に光センサを配置しなければならないという不便さがある。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、強制操作型 ¾磁リレーを用いてリレー接点の O F F確認を行うことにより、電磁リレーの接点溶着故障等に配慮する必要のないフェールセーフな描成の電磁リレー駆動回路を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

このため本発明では、安全情報に基づいて発生する高工ネルギ状態の論理値 1 の入力信号により電磁リレーを励磁してリレー接点を ON駆動する電磁リレー駆動回路において、励磁時に ONするメ — ク接点と非励磁時に 0 Nするブレーク接点とを有し、前記メーク接点とブレーク接点が互いに連動して相補の関係を有する構成の^磁リレーと、前記入力信号がリセット端子に入力し、高エネルギ状態の論理値 1 のトリガ入力信号が卜リガ端子に入力すると出力を発生し前記トリガ入力信号を自己保持する自己保持手段と、該自己保持手段からの出力に基づいて前記電磁リレーのメーク接点を O Nする励磁出力を発生する励磁出力発生手段と、前記電磁リレーのブレーク接点を介して前記自己保持手段のトリガ端子に前記トリガ入力信号を入力するトリガ入力信号発生手段とを備えて構成した。

かかる構成によれば、電磁リレーのブレーク接点が〇 N している時、言い換えれば、電磁リレーのメーク接点が〇 F F状態にある時に、自己保持手段のトリガ端子に、高工ネルギ状態の論理値 1 のトリガ入力信号が入力する。従って、メーク接点の O F F状態、即ちメーク接点の溶着故障がないことが確認されて初めて電磁リレーが〇 N駆動されることになる。

また、送信側に配置した前記励磁出力発生手段から前記励磁出力を外線端子で接続される外線部分を介して受信側に配置した前記^ 磁リレーに伝達する構成であって、前記外線部分が第 1 外線部分と第 2外線部分からなり、第 1 外線部分を介して前記励磁出力発生手段と電磁リレーとを接続し、第 2外線部分を介して受信側に配置した抵抗器と前記ブレーク接点との直列回路の一端を送信側に配置した前記トリガ入力信号発生手段に接続し、前記直列回路の他端を送信側に配置した前記自己保持手段のトリガ端子に接続する一方、前記自己保持手段が、リセット入力信号とトリガ入力信号の各信号レベルが各端子毎に予め設定した所定の聞値範囲内にある時のみ出力を発生する構成とした。

かかる構成によれば、電磁リレーのメ一ク接点の溶着故障を確認しつつ、外線端子間を誤って接続して短絡させた時でも電磁リレーは励磁されない状態（安全側誤り状態）とすることができ、外線端子の短絡故障時のフェールセーフ性も確保できる。即ち、電磁リレ一を起動開始する際に、例えば、第 1 外線部分の外線端子の接続を誤り短絡させた場合は、励磁出力発生手段の出力が電磁リレーに伝達されることがないため、電磁リレーが励磁されることはなく安全通報出力は発生しない。また、第 2外線部分の外線端子を短絡させた時も、トリガ入力信号発生手段に基づく電圧のトリガ入力信号レベルが抵抗器による電圧降下がなくなつて上昇し自己保持手段のトリガ端子の閾値範囲外となるため、電磁リレーが励磁されことはなく安全通報は出力されない。

また、前記自己保持手段のトリガ端子と、前記電磁リレーのブレ一ク接点と抵抗器の直列回路との間に介装され、前記ブレーク接点が開成したときに一定時間前記トリガ入力信号を前記閾値 Ιδ囲內のレベルに保持するトリガ安定化手段を備える構成とすれば、メーク接点の O N動作に連動してブレーク接点が〇 F F したときに一定時間前記トリガ入力信号を閾値範囲内のレベルに保持できるため、 ^ 磁リレーを励磁させる時の立ち上がり動作を安定化でき、電磁リレ一駆動回路の信頼性が向上する。

また、前記励磁出力発生手段は、前記自己保持手段の交流出力を増幅する増幅器と、該増幅器の増幅出力を入力するトランスと、該トランスの出力を整流する整流回路とを備え、該整流回路から前記励磁出力を発生する構成とした。このように、トランス結合を用いることで、電磁リレーか常に励磁されてしまうような故障が発生することがない。

請求項 5記載の発明では、前記電磁リレーのメーク接点が、負荷給電回路に半導体スィツチと直列に挿入される構成であり、前記卜リガ入力信号発生手段が、半導体スィッチが 0 F F状態で且つ前記電磁リレーのブレーク接点が 0 N状態にある時に論理値 1 の卜リガ入力信号を発生する構成であり、前記励磁出力発生手段が、前記卜リガ入力信号の入力により自己保持手段の出力が発生した時、前記電磁リレーを励磁した後に半導体スィッチを O N し、自己保持手段の出力が停止した時、半導体スィッチを〇 F F した後に電磁リレーを非励磁とする構成とした。

かかる構成によれば、電磁リレーのメーク接点及び半導体スイツチが共に 0 F Fの時には、ブレーク接点は必ず 0 F F状態であり、トリガ入力信号発生手段から論理値 1 の卜リガ入力信号が発生し、自己保持手段のトリガ入力は論理値 1 となる。この状態で、自己保持手段のリセット入力として論理値 1 の入力信号が入力すれば、自己保持手段は出力を発生する。これにより、励磁出力発生手段を介して電磁リレーが励磁されてメーク接点が〇 Nとなり、その後、半導体スィッチが O Nして負荷の給電が開始される。メーク接点が 0 Nするとブレーク接点が〇 F F となるが、自己保持手段の出力は自己保持されて継続し、メーク接点及び半導体スィッチは O N状態に維持される。入力信号が停止すれば、自己保持手段の出力が停止し半導体スィッチが 0 F F した後、電磁リレーのメーク接点が 0 F F となり負荷への給電が停止する。

このように、電磁リレーのメーク接点の O F F状態をそのブレーク接点で確認してから負荷への給電を制御することかできるので、接点溶着故障時のフールセーフ性が確保でき負荷の駆動回路の信頼性を向上できる。

また、前記トリガ入力信号発生手段は、具体的には、前記半導体スィツチの接点間にエネルギを供給し半導体スィツチ〇 F F伏態の時に供給エネルギに基づく受信レベルが高レベルとなって論理値 1 のスィツチ O F F検出信号を発生し半導体スィツチ O N状態の時に供給エネルギに基づく受信レベルが低レベルとなつて出力が論理値 0 となって前記スィツチ O F F検出信号を停止する半導体スィツチ監視手段を備え、該半導体スィッチ監視手段のスィッチ O F F検出信号と前記電磁リレーのブレーク接点の〇 N動作に基づくメーク接点 O F F検出信号との論理積信号をトリガ入力信号として発生する構成である。

また、前記半導体スィッチ監視手段が、前記半導体スィッチの接点間にエネルギを供給し半導体スィッチ〇 F F状態の時に供給エネルギに基づき交流の受光出力を発生するフォト力ブラと、該フォト力ブラの交流出力を倍電圧整流する倍電圧整流回路とを備え、該倍電圧整流回路の整流出力を前記スィッチ O F F検出信号とする構成とすれば、負荷の駆動電源と半導体スィツチ及び電磁リレーの駆動電源を別電源とすることができる。

また、前記励磁出力発生手段における電磁リレーへの出力と半体スィッチへの出力が、前記自己保持手段の出力からトランスを介して供給される構成とすれば、電磁リレーが常に励磁されてしまうような故障が発生することがない。

また、前記励磁出力発生手段は、前記トランスの出力を第 1 整流回路を介して電磁リレーに励磁出力を供給する一方、前記トランスの出力の一部を第 2整流回路を介して整流した後、前記メーク接点とは別に設けた前記電磁リレ一のもう 1 つのメーク接点を介して半導体スィッチに制御信号を供給し、且つ、前記第 1 整流回路の放電時定数を第 2整流回路の放電時定数より大きく設定する構成とした ₍ かかる構成によれば、リレ一接点を介して半導体スィツチに制御信号を供給するので、電磁リレーが半導体スィッチより先に O Nすることが保証できる。

また、前記電磁リレーが、負荷の給電回路に半導体スィツチと共に直列に挿入され前記ブレーク接点と連動する第 1 メーク接点とは別の第 2 メーク接点を有する構成であり、前記トリガ入力信号発生手段か、前記半導体スィッチの接点間にエネルギを供給し半導体スイッチ O F F状態の時に供給エネルギに基づき交流の受光出力を発生するフォトカブラと、該フォトカブラの交流出力を倍電圧整流する倍電圧整流回路とを備え、該倍電圧整流回路の出力端を前記自己保持回路のトリガ端子に接続すると共に、前記フォト力ブラの受光素子の出力端と電源との間に前記ブレーク接点を介装し当該ブレーク接点〇 N時に受光素子に電源が接続される構成であり、前記励磁出力発生手段は、前記自己保持回路の出力に基づいてトランスを介して電磁リレーの励磁出力を発生すると共に、前記第 2 メーク接点の O N動作に基づいて発生する出力信号と前記入力信号との論理積演算を行う論理積演算手段を介して半導体スィッチの制御信号を発生する構成とした。

かかる構成によれば、電磁リレー接点に比較的大きな電流を流すことが可能となり、溶着故障は起こり難いが比較的大きな電流を流さないと接触不良が起こり易いような接点、例えば銀—酸化力ドミゥ厶接点を使用することができるようになる。

〔図面の簡単な説明〕

第 1 図は、安全を示す情報を外線端子を介して伝達する時の基本回路構成図で、（ a ) は安全を配慮した構成、（ b ) は危険側誤りの虞がある構成を示す。

第 2図は、本発明の第 1 実施例の回路図である。

第 3図は、本発明の第 2実施例を示す回路図である。

第 4図は、第 2実施例の倍電圧整流回路の回路図である。

第 5図は、第 2実施例の第 1 及び第 2整流回路の回路である。

第 6図は、半導体スィッチとメーク接点の動作タイムチャートである。

第 7図は、第 1 整流回路の別の回路図である。

第 8図は、トランスを介して第 2整流回路に信号を入力する効果の説明図である。

第 9図は、第 2実施例の負荷給電回路の変形態樣を示す図である , 第 1 0図は、半導体スィッチにエネルギを供給する場合の好ましくない回路図である。

第 1 1図は、半導体スィッチにエネルギを供給する場合の好ましくない別の回路図である。

第 1 2図は、トランスを介して電磁リレーを駆動する効果の説明図である。

第 1 3図は、トランスを介して電磁リレーを駆動する効果の別の説明図である。

第 1 4図は、本発明の第 3実施例を示す回路図である。第 15図は、本発明の第 4実施例を示す回路図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

本実施例の回路を示す第 2図において、例えば、機械可動部を駆動した時安全であるか危険であるかの情報に基づいて出力される入力信号 I Nは、安全な状態を示す時後述するき己保持手段としての自己保持回路 2 (入力信号に関して論理積機能を持つので A N Dゲ一卜で示す）のリセット端子 2aに対して設定された所定の閲値囲内にある高エネルギー状態の電圧信号であって、一方、危険な状態を示す時前記閾値範囲外、本実施例では電圧零である低エネルギー状態の信号である。

前述の自己保持回路 2は、入力信号 I Nを入力とするリセット端子 2 a と後述するトリガ入力信号発生手段としての駆動電源 7の^ 圧に基づく電圧を入力とするトリガ端子 2 bの 2つの入力端子を有し、リセット端子 2 a及び卜リガ端子 2 bに入力する信号レベルに対して、各端子毎に所定の閾値範囲を予め設定し、同時に 2入力信号レベルが閾値範囲内である時のみ出力が発振する構成である。具体的には、 2入力のフヱ一ルセーフウインドコンパレータを用し、、その交流出力を整流しトリガ端子に帰還してトリガ入力を自己保持する構成である。このフェールセーフウィンドコンノ、' レ一夕は、衩数のトランジス夕及び抵抗から構成され、回路を構成する素子に故障が起こったとき交流出力を発生しないフェールセーフな構成であり、その回路、動作及びフェールセーフ特性に関しては、 U. S. Pate nt 5.345, 138号明細書、 U. S. Patent 4, 661, 880号明細書、 U. S. Pate nt 5, 027.114号明細書や国際公開公報 W094/23303等で公知である。また、前記ウィンドコンパレータを用いた自己保持回路に関しては国際公開公報 W094/23303や、同公報 W094/23496等で公知である。励磁出力発生手段としての交直変換回路 3は、自己保持回路 2の交流出力を後述する電磁リレー 4 を励磁するに十分な出力レベルまで増幅する増幅器 3 A及びトランス 3 B とその増幅された交流出力を直流変換する整流回路 3 C とを備える。尚、自己保持回路 2の交流出力が電磁リレー 4 を励磁するに十分な出力レベルである時は增幅器 3 A及びトランス 3 Bは必ずしも設ける必要はない。

前述の電磁リレー 4 は、交直変換回路 3の直流出力によって励磁される時に 0 Nとなるメーク接点 4 Aと、非励磁の時に〇 Nとなるブレーク接点 4 Bを有し、メーク接点 4 Aが〇 N又は〇 F F した時にはブレーク接点 4 Bを強制的に逆の〇 F F又は〇 N位置に案内する強制ガイドを備え、前記メ一ク接点 4 Aとブレーク接点 4 Bが連動する。これにより、メーク接点 4 Aに溶着故障が起きたときはブレーク接点 4 Bは閉成されない構成であり、強制操作型電磁リレー

( Forced-operat i on contacts relay)と呼ばれる。

尚、強制操作型電磁リレーとは、メーク接点（励磁接点）とブレーク接点（非励磁接点）を有するリレーであって、メーク接点に溶着が生じた時そのままの状態で決してブレーク接点が O Nせず、また、逆にブレーク接点に溶着が生じた時そのままの伏態で決してメーク接点が〇 Nしないように構成される電磁リレーである。このようなリレ一は例えばドィッ HENGSTLER 社で市販されており、また、 U. S. Patent 4.291, 359号明細書でも、 compulsorily guid contacts relayとして示されている。

メーク接点 4 Aが〇 Nすることによって安全通報として機械可動部に運転の許可信号 Kが出力される。電磁リレー 4 は送信側の自己保持回路 2及び交直変換回路 3 に対して、例えば、遠方に離れた受信側に設置されるため、交直変換回路 3 と電磁リレー 4 との問を第 1 外線部分 8 (暴露区間）によって接続される。第 1 外線部分 8 は送信側外線端子 8 Α, 8 Β及び受信側外線端子 8 A ' , 8 B ' を有し、 8 A と 8 A ' 間及び 8 B と 8 B ' 間がそれぞれ外線によって接铳される。抵抗器 6 は、ブレーク接点 4 Bの一端に接続し受信側に位置する。トリガ端子 2 bに入力電圧を印加する前述の駆動電源 7 は送信側に位置し、抵抗器 6 と第 2外線部分 9 を介して接続される, 第 2外線部分 9 (暴露区間）は、送信側外線端子 9 A, 9 B及び受信側外線端子 9 A ' , 9 B ' を有し、トリガ端子 2 b と接続する外線端子 9 Aとブレーク接点 4 Bの他端と接続する外線端子 9 A ' 問及び駆動電源 7 に接続する外線端子 9 B と抵抗器 6 に接続する外線端子 9 B ' 間がそれぞれ外線によって接続される。また、トリガ端子 2 b と外線端子 9 Aとの間に介装されるトリガ安定化手段としての積分回路 10は、トリガ入力端子 2 b と外線端子 9 A間に直列に接铳される抵抗器 10 Aと、抵抗器 10Aとトリガ端子 2 bの問と回路の接地側との間に介装したコンデンサ 10B とで構成されている。

次に、かかる構成とした時の動作について説明する。

入力信号 I Nが機械可動領域が安全な伏態を示す高エネルギー状態の信号として入力される以前について考えると、自己保持回路 2 のリセット端子 2 a には、低エネルギー状態の入力信号が入力されている。その入力信号レベルはリセット端子 2 aの所定の閾値範囲外であるため自己保持回路 2からの交流出力はなく、交直変換回路 3及び第 1 外線部分 8 の外線端子 8 A— 8 A ' 間及び 8 B - 8 B ' 間を介して接続された電磁リレー 4 は非励磁伏態にある。従って、電磁リレー 4 のメーク接点 4 Aは 0 F F状態にありメーク接点 4 A から許可信号 Kは出力されない。一方、ブレーク接点 4 Bは 0 N状態にあるため、駆動電源 7 より第 2外線部分 9 の外線端子 9 B - 9 B ' 間、抵抗器 6、ブレーク接点 4 B、第 2外線部分 9 の外線端子 9 A - 9 A ' 間及び積分回路 1 0を介して自己保持回路 2のトリガ端子 2 bに駆動電源 7の電圧が印加されている。この状態で、高エネルギー状態の入力信号 I Nがリセット端子 2 bに入力すると、そのリセッ卜入力信号レベルと駆動電源 7 の電圧によるトリ力"入力信号レベルはリセット端子 2 a 及びトリガ端子 2 bそれぞれに設定された所定の閾値範囲内にあるため、 2入力の論理積演算を行うことによって自己保持回路 2が発振し自己保持される。その自己保持回路 2の交流出力は増幅器 3 A及びトランス 3 Bに入力され電磁リレー 4 を励磁することが可能な出力レベルまで増幅され、整流回路 3 C で交流信号が直流信号に変換される。この直流出力は第 1 外線部分 8 の外線端子 8 A— 8 A ' 及び 8 B - 8 B ' 間を介して電磁リレーに供給され電磁リレー 4 は励磁される。この時メーク接点 4 Aは O Nし許可信号 Kが出力される。

メーク接点 4 Aが〇 Nするとブレーク接点 4 Bは O F Fする。これにより、第 2外線部分 9 の外線端子 9 B - 9 B ' 間、抵抗器 6 、ブレ一ク接点 4 B、第 2外線部分 9 の外線端子 9 A - 9 A ' 間及び積分回路 1 0を介してトリガ端子 2 b に接続する駆動電源 7からの電圧はトリ力'端子 2 b に供給されなくなる。しかし、リセット端子 2 a に高エネルギー状態の安全を示す入力信号 I Nが供給されている間は、自己保持回路 2の自己保持機能によって、自己保持回路 2が発振を持続するので交直変換回路 3の直流出力は継続され、電磁リレー 4は励磁状態を維持する。そして、その後入力信号 I Nの電圧が零となると、リセット入力信号レベルが所定の閾値範囲外となるから、自己保持回路 2の発振は停止し交流出力はなくなり、交直変換回路 3への入力がなくなる。このため、電磁リレー 4は非励磁状態となりメーク接点 4 Aが 0 F F状態となって許可信号 Kが出力されなくなる。また、このとき、ブレーク接点 4 Bは〇 Nして卜リガ端子 2 bに駆動電源 7の電圧が再び印加される。

ここで、リセット端子 2 a及びトリガ端子 2 bの閾値範囲の設定に関して、リセット端子 2 aに対しては、入力信号 I Nの高工ネルギ一入力レベルに、正常動作時の変化を考慮した信号レベルより少し高いレベルに上限の閾値を、信号の低下として判断すべきレベルに下限の閾値を設定する。一方、トリガ端子 2 bに対しては、抵抗器 6及び 10A の抵抗値を R 6及び R 10、流れる電流値を i 、駆動電源 7の出力電圧を Eとすると、上限の閾値は（E— i R 6 ) と（E 一 i R 10) のうちの低い電圧の方の値よりも低く、且つ、〔E— i (R6 + R 10) 〕より高く設定し、下限の閾値は、〔E - i ( R 6 + R 10) 〕と自己保持回路 2の電源電位との間に設定される。尚、積分回路 10を含まない構成の時は、上限の閾値は（E - i R6 ) と駆動電源 7の出力電圧 Eとの間に設定され、下限の閾値は（E - i R6 ) と自己保持回路 2の電源電位との間に設定される。

このような構成によれば、メーク接点 4 Aとブレーク接点 4 Bの〇NZ O F Fが連動する電磁リレー 4を用い、電磁リレー 4を駆動する前に、電磁リレー 4のメーク接点 4 Aが O F F状態にあること換言すれば、メ一ク接点 4 Aが溶着していないことをブレーク接点 4 Bの〇 N状態で確認し、電磁リレー 4 に電源供給が行われるので電磁リレー 4 のメーク接点 4 Aに溶着故障が発生した時は、機械可動部の起動時に電磁リレー 4 が励磁されることはない。従って、フエールセーフな電磁リレー駆動回路が構成され、安全性が向上する次に、第 1 外線部分 8 の外線端子の接続を誤り短絡させた時について考える。外線端子 8 Aと 8 B又は 8 A ' と 8 B ' を短絡させた時は、共に交直変換回路 3 の出力が電磁リレー 4 に伝達されることがないため、電磁リレー 4 が励磁されることはなく機械可動部に許可信号 Kは出力されることはない。

また、第 2外線部分 9 の外線端子の接続を誤り短絡させた時について考える。先ず外線端子 9 A - 9 B間又は外線端子 9 A ' - 9 B 間を短絡させた時には、ブレーク接点 4 Bの状態によらず、トリガ端子 2 b には常に（ E — i R 1 0 ) の電圧が印加される。しかし、卜リガ端子 2 bの上限の閾値より大きいため、自己保持回路 2 の出力は発生しない。従って、第 2外線部分 9 の入力又は出力の端子か短絡されても電磁リレー 4 が励磁されることはなく、許可信号 Kは出力されることはない。

更に、抵抗器 6又は抵抗器 1 OA が短絡した時は、トリガ端子 2 b に入力される電圧が、トリガ端子 2 bの上限の閾値より大きくなるため、自己保持回路 2の出力は発生しない。また、駆動電源 7、自己保持回路 2のトリガ端子 2 b までの回路に断線故障が発生した時は、トリガ端子 2 bに入力される電圧が零となり、トリガ端子 2 b の下限の閾値より小さくなるため、同様に自己保持回路 2 の出力は発生しない。

かかる構成によれば、トリガ端子 2 b、ブレーク接点 4 B及び駆動電源 7 を含む第 2外線部分 9 によって接続された回路部分が第 1 図（ b ) に示す回路に相当する。即ち、トリガ端子 2 bがリレーにブレーク接点 4 Bが接点 r に、駆動電源 7が電源 Eに相当する。また、自己保持回路 2の各入力、自己保持回路 2及び電磁リレー 4 を含む第 1 外線部分 8 によって接続された回路部分が第 1 図（ a ) に示す回路に相当する。即ち、自己保持回路 2の各入力が電源 Eに、自己保持回路 2が接点 r に、電磁リレー 4 が第 1 図（ a ) のリレーに相当する。従って、本発明は、第 1 図（ b ) の構成の回路を含みながら第 1 図（ a ) に示す構成の回路による信号伝達が可能となり第 1 外線部分 8 又は第 2外線部分 9 (暴露区間）の接続を誤って短絡した時でも電磁リレー 4 は励磁されない状態（安全側誤り状態）とすることができる。

また、自己保持回路 2のトリガ端子 2 b と第 2外線部分 9 を介して接続された電磁リレー 4 のブレーク接点 4 B との間に介装された積分回路 1 0を備えることによって、ブレーク接点が 0 F F した時に —定時間トリガ入力信号を閾値範囲内のレベルに保持するため、 ― ク接点 4 Aが確実に〇 N した後に、自己保持回路 2のトリガ入力が停止することになり、電磁リレー 4 を励磁させる時の立ち上かり動作を安定化することができ、電磁リレー駆動回路の信頼性が向上する。

次に、本発明の第 2実施例について説明する。

本実施例は、負荷の給電回路に電磁リレーを挿入した負荷駆動回路の場合の例であり、その回路図を第 3図に示す。

第 3図において、定電圧 V _{c c}を負荷 Lに供給する給電回路には、前記負荷 L と強制操作型電磁リレー R Lの第 1 メーク接点 1 a及び半導体スィッチ S W (図ではトランジスタで示す）が直列接続されている。前記第 1 メーク接点 1 a と負荷 Lに対して並列接続される抵抗 R , を介して前記半導体スィッチ S Wの出力端（コレクタ側）にエネルギとして定電圧 V _{c c}が供給される。また、半導体スィッチ S Wに対して並列にトランジスタ Qが接続し、トランジスタ Qのべースに、高周波信号を発生する信号発生器 S Gの出力端が接続される。

倍電圧整流回路 R E C 3 は、半導体スィッチ S Wの〇 F F状態で信号発生器 S Gからの高周波信号供給に伴うトランジスタ Qの O N O F F動作によって発生する交流信号を倍電圧整流するものである。この倍電圧整流回路 R E C 3 は、第 4 図に示すように、 2つのコンデンサ C , , C 2 と 2つのダイオード D , , D 2 を有し、入力信号に電圧 V ccを重畳した出力を発生する構成であり、 U. S. Pat en t 5.027, 114 号明細書及び国際公開公報 W094/23303等で従来公知であ o

ここで、前記抵抗 R , 、トランジスタお、信号発生器 S G及び倍電圧整流回路 R E C 3 によって、半導体スィッチ S Wの O F F伏態で論理値 1 の半導体スィッチ O F F検出信号を発生する半導体スィッチ監視手段が構成される。

前記倍電圧整流回路 R E C 3 の出力信号は、前記電磁リレー R L のブレーク接点 1 bを介してフェールセーフな自己保持手段としての自己保持回路 11のトリガ端子に入力される。この自己保持回路 11 は、トリガ端子側に倍電圧整流回路 R E C 3 の論理値 1 の出力信号とブレーク接点 1 bが〇 N状態（第 1 メーク接点 1 aが〇 F F状態であることを示す）となっていることを条件（半導体スィッチ S W の〇 F F検出信号とブレーク接点 1 bの 0 F F検出信号との論理稿条件）として、リセット端子に負荷駆動のための論理値 1 の入力信号としての負荷駆動信号 I Nが入力した時に交流の出力信号を発生すると共に、この交流出力の整流信号を卜リガ端子側に帰還することで出力信号を自己保持する構成である。そして、この自己保持回路 1 は、電源電圧より高いレベルの入力信号が入力した時のみ交流信号を発生し（論理値 1 ) 、故障時には交流信号を発生しない（論理値 0 ) フ —ルセーフな構成であり、前述のフヱ一ルセ一フな自己保持回路 2 と同様の構成である。ここで、前記半導体スィッチ監視手段とブレーク接点 1 B とを備えてトリガ入力信号発生手段が描- 成される。

自己保持回路 1 1の交流の出力信号は、交流増幅器 12で增幅されてトランス T 1 の一次巻線 N , に供給され、二次巻榇 N ₂ 側に伝達される。二次巻線 N ₂ からの出力信号は、第 1 整流回路 R E C 1 で整流されて電磁リレ一 R Lのコイルに電磁リレーの制御信号として供給され、電磁リレー R Lが励磁される。本実施例の強制操作型磁リレー R Lは、励磁された時に〇 Nとなるメーク接点を 2つ有し、第 1 メーク接点 1 a とブレーク接点 1 とが強制ガイドで互いに迚動する構成であり、第 2 メーク接点 2 a は連動するブレーク接点はない。

前記交流増幅器 12の増幅出力信号は、また、前記トランス T 1 の三次巻線 N ₃ を介して第 2整流回路 R E C 2 に入力して整流され、電磁リレー R Lの第 2 メーク接点 2 aを介して半導体スィツチ S W のベースに半導体スィッチ S Wの制御信号として入力する。

ここで、前記整流回路 R E C 1 , 2 は、公知の全波整流回路を用いてもよく、また、第 5図に示すような、 2つのコンデンサ C ; ,

C と 2つのダイオード D , D で構成した倍電圧整流回路でもよい。ただし、第 1 整流回路 R E C 1 の平滑の O F F応答（入力か停止してから出力が停止するまでの時間）は、第 2整流回路 R E C 2の平滑の 0 F F応答より長くなるよう構成する。これは、第 1 整流回路 R E C 1 の時定数を第 2整流回路 R E C 2の時定数より大きく設定すればよい。具体的には平滑コンデンサ C ₄ の静電容量を第 1 整流回路 R E C 1 の方を第 2整流回路 R E C 2 より極端に大きくすればよレ、。

このように O F F応答を設定すれば、負荷駆動信号 I Nの停止により交流増幅器 12の出力信号が消滅した時、まず、半導体スィッチ SWが O F F し、次に電磁リレー R Lのメーク接点 1 a , 2 aか 0 F Fすることになる。

ここで、交流増幅器 2、トランス T 1 、第 1 及び第 2整流回路 R E C 1 ， R E C 2及び電磁リレー R Lの第 2励磁接点 2 a によって励磁出力発生手段が構成される。

次に動作を説明する。

電磁リレー R L及び半導体スィッチ SWが正常であれば、負荷駆動信号 I Nが発生する以前では、電磁リレー R Lが非励磁状態で第 1 及び第 2 メーク接点 1 a , 2 aは 0 F F伏態で、ブレーク接点 1 bは ON状態にあり、半導体スィッチ SWも〇 F F状態にある。この時、信号発生器 S Gからトランジスタ Qのベースに高周波信号が入力すると、トランジスタ Qのスィツチング動作によって抵抗 R , を介して流れる電流がスィッチされ、倍電圧整流回路 R E C 3に交流信号が入力する。交流信号は、倍電圧整流回路 R E C 3で倍電圧整流され、 O N伏態にあるブレーク接点 1 bを介して自己保持回路 11のトリガ端子に入力する。即ち、倍電圧整流回路 R E C 3の論！! 値 1 の出力信号によって半導体スィツチ S Wの〇 F Fが確認され、ブレ一ク接点 1 bの〇 N状態で第 1 メーク接点 1 aの O F Fが確認され、両〇 F F確認検出信号の論理積出力が自己保持回路 11のトリガ端子に入力することになる。

この状態で、負荷駆動信号 I Nが自己保持回路 11のリセッ卜端子に入力すると、自己保持回路 11に交流の出力信号を生じ、この出力信号は、交流増幅器 12で増幅され、卜ランス T 1 を介して第 1 整流回路 R E C 1 で整流され電磁リレー R Lを励磁する。これにより、第 1 及び第 2 メーク接点 l a， 2 aが〇 N状態となる。第 2 メーク接点 2 aが〇 Nした後、第 2整流回路 R E C 2の整流出力信号で半導体スィツチ S Wが〇 Nされ、半導体スィツチ S Wが〇 Nした時点で初めて負荷 Lに電流が供給される。電磁リレー R Lが励磁されるとブレーク接点 1 bが 0 F F し、倍電圧整流回路 R E C 3から自己保持回路 11に供給されるトリガ入力信号は消滅するか、自己保待回路 11の自己保持動作によって負荷駆動信号 I Nが入力する限り、自己保持回路 11は出力信号を継続し、負荷 Lには負荷電流が流れ続け o

負荷駆動信号 I Nが消滅すると、自己保持回路 11の出力信号が消滅し、交流増幅器 12の出力信号も消滅する。ここで、第 1 整流回路 R E C 1 の平滑の O F F応答が第 2整流回路 R E C 2の平滑の〇 F F応答より長く設定してあるため、第 2整流回路 R E C 2の整流出力が先に消滅し、半導体スィッチ SWが先に O F F して負荷への給電が停止した後、第 1 整流回路 R E C 1 の整流出力が消滅して電磁リレー R Lの第 1及び第 2 メーク接点 1 a , 2 aが O F Fすることに⁷よる。

負荷駆動信号 I N、電磁リレー R Lの両メーク接点 l a , 2 a及び半導体スィツチ SWの動作を、タイムチヤ一トで示せば第 6図の通りとなる。

負荷駆動信号 I Nが入力した後、第 1整流回路 R E C 1 からの整流出力で電磁リレー R Lが励磁され両メーク接点 l a , 2 aが ON となり、第 2 メーク接点 2 aが 0 Nしてから第 2整流回路 R E C 2 の整流動作が始まり時間 TON経過後に第 2整流回路 R E C 2からの出力で半導体スィッチ SWが立ち上がる。負荷駆動信号 I Nの消滅時は、第 1 及び第 2整流回路 R E C 1 , 2の O F F応答の相違によつて両メーク接点 l a , 2 aが O F Fする以前に第 2整流回路 R E

C 2の出力が消滅して半導体スィッチ SWが O F Fし、時問 TOFF 遅れて電磁リレー R Lが非励磁となり、両メ一ク接点 l a , 2 aか〇 F Fする。

かかる構成の負荷駆動回路によれば、第 1 メーク接点 1 aか負荷に流れる電流（負荷電流）を直接 ONZO F Fすることがなく、負荷電流は半導体スィッチ SWによって ONZO F Fされるため、第 1 メーク接点 1 aの溶着の可能性が極端に小さくなる。

また、負荷駆動信号 I Nが入力されている状態（負荷電流が流れている伏態）で、万一半導体スィッチ SWに ON故障が生じた場合負荷駆動信号 I Nが消滅した時点で、第 1 メーク接点 1 aによって負荷電流を遮断して負荷 Lの駆動を停止！:'きる。負荷駆動信号 I N が一旦停止した後、負荷駆動信号 I Nが入力しても、半導体スイツチ S Wが〇 N状態であるため倍電圧整流回路 R E C 3からは論理値 1 の出力信号が発生せず、自己保持回路 1 1にトリガ信号が入力されないので、電磁リレー R Lは励磁されず負荷 Lが駆動することはない。尚、負荷駆動信号 I Nが入力されている状態で、万一半導体スイッチ S Wと第 1 メーク接点 1 aが〇 N故障すると、負荷 Lには負荷駆動信号 I Nが消滅しても負荷電流が流れ続けることになる力本実施例回路の場合、第 1 メーク接点 1 aで負荷電流を直接 0 N / 〇 F Fする構成ではないため、第 1 メーク接点 1 aが溶着故障する心配は殆どなく、このような故障は起こらないと考えてよい。

また、電磁リレー R Lの第 2 メーク接点 2 a を介して半導体スィツチ S Wに制御信号を供給する構成であるため、第 1 メーク接点 1 aが 0 N してから後、半導体スィツチ S Wが〇 Nする過程が保証される。

尚、第 1 整流回路 R E C 1 として、第 5 図の倍電 E整流回路を適用した場合、平滑コンデンサ C ₄ のリード線に断線故障が生じると第 6 図の遅れ時間 T _{0 F F} が保証できない場合が起こる。これを避けるには、第 7図で示すように、平滑コンデンサとして 4 端子コンデンサ C ₄ ' を使用すればよく、更にフールセーフ性が向上し、負荷駆動回路の信頼性を高めることができる。

また、本実施例回路では、第 1 メーク接点 1 a とブレーク接点 1 bは、一方が〇 N しているとき他方が必ず 0 F Fすることが条件である。もし、第 1 メーク接点 1 aが〇 N していながらブレーク接点 1 bが 0 Nしてしまうようでは、ブレーク接点 1 bに第 1 メーク接点 1 aの〇 F F検出機能を持たせた意味がない。通常、電磁リレ一における狭い接点間隔で上記の条件を保証することは難しいが、これを保証することができる電磁リレーが、強制操作型電磁リレーであり、通常の電磁リレーとは区別される。

また、万一、第 2整流回路 R E C 2の出力信号が常に出力されてしまうような故障が起こると、半導体スィツチ S Wは第 2 メーク接点 2 aによって 0 N Z〇 F Fされることになる。これは第 6図における遅れ時間 T_0FF が略零に近いことに等しい。例えば、第 8図で示すように、自己保持回路 11の出力信号を、コンデンサ C ₄₂、抵抗 R 4 R ₄₂及びトランジスタ Q , で構成した増幅回路を介して第 2 整流回路 R E C 2 (第 8図では第 5図の倍電圧整流回路を適用したものを示してある）に入力させる構成とした場合、万一、コンデンサ（： ₃ に短絡故障が起こって、且つ、トランジスタ Q , のコレクタに断線故障が起こると、図中点線 aで示すように直接電位 V _ccが抵抗 R ₄ ,を介し第 2 メーク接点 2 aから半導体スィツチ S Wに常に印加されることになる。即ち、第 3図中の信号 I N ' が常に発生してしまうような故障があってはならない。

本実施例回路では、トランス T 1 を介して第 2整流回路 R E C 2 に入力信号を与える構成としており、トランス T 1 の巻線間が絶緣されているため、このような故障は起こり得ない。尚、第 3図中の信号 I N ' ' が常に発生するような故障は生じてもかまわない。なぜならば、このような故障は、半導体スィッチ SWの信号入力が第 2 メーク接点 2 aのスィツチング動作には関係せず、半導体スィッチ SWの出力側短絡故障と同じであり、半導体スィッチ O F F検出信号が発生せず、自己保持回路 11がトリガされなくなるからである < また、本実施例回路において、第 9図で示すように、第 1 メーク接点 1 a と負荷 Lの位置を入れ換えてもよい。しかし、第 1 メーク接点 1 a と負荷 Lの直列回路と半導体スィッチ SWとの間に抵抗 R を介して定電圧 V_ccを供給する必要がある。第 10図の場合は、第 1 メーク接点 1 aで定電圧 V ccが ONZO F Fされてしまう。また、第 11図の場合は、半導体スィッチ SWの〇 NZ O F Fに従って倍電圧整流回路 R E C 3の出力状態は変化するが、負荷 Lに抵抗 R , を介して小さな電流が流れてしまうため、負荷が小さな電流で動作するソレノイドバルブ等の場合に問題である。尚、負荷抵抗は抵抗 R の抵抗値より十分小さいものとする。

また、電磁リレー R Lが常に励磁されてしまうような故障が起こると、半導体スィッチ SWに短絡故障が起こったとき、負荷への給電を遮断することができない。例えば、第 12図のようにトランスを用いず自己保持回路 Πの出力信号を第 5図の整流回路で整流して卜ランジスタ Q ₆₀で増幅してリレー R Lを駆動する構成では、卜ランジス夕 Q _{e o}に O N故障（コレクタ /エミッタ間短絡故障）が起こるとリレー R Lは常に励磁されてしまう。また、第 13図のように、自己保持回路 11の出力信号を結合コンデンサ C _e。とトランジスタ Q ₆，による増幅回路で増幅し、第 4図の構成の倍電圧整流回路によって整流してリレー R Lを駆動する構成では、例えばコンデンサ C , 、ダイオード D ₂ 、トランジスタ Q ₆，のコレクタェミッタ間に短絡故障が起こると（更にダイオード D , に断線故障が起こると）リレ - R Lは常に励磁状態となる。

本実施例回路では、トランス T 1 を用いているので、このような電磁リレー R Lが常に励磁状態となるような故障は起こらず、信頼性が高く、安全上の性能も向上する。

尚、抵抗 R , に断線故障が起こった場合やトランジスタ Qに故障が起こった場合、倍電圧整流回路 R E C 3の出力信号は生じない。また、交流増幅器 2は出力側がトランス丁 1 で結合されるような ' 幅器であるから、自己発振の故障が起こらないような増幅器（通常負帰還回路を持たないような増幅器）であれば、故障時卜ランス T 1 に交流の出力信号は生じない。

また、通常電磁リレーは複数の接点が同時に 0 N又は 0 F Fするように構成されるので、第 2 メーク接点 2 aに溶着故障が生じると第 1 メーク接点 1 aに溶着故障が起こったことと同じ事象が起こるか、第 3図の実施例回路では、第 2 メーク接点 2 aに流れる電流は小さいので第 2 メーク接点 2 aの溶着故障の心配は殆どない。

次に、第 14図に本発明の第 3実施例を示す。

第 14図は、負荷 L及び半導体スィッチ SWの電源と電磁リレー R Lの駆動電源とを別電源としたものである。尚、第 2実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

第 14図において、本実施例は、半導体スィッチ S Wの 0 NZ〇 F F確認信号をフォト力ブラで抽出する構成であり、負荷 L と第 1 ーク接点 1 a と半導体スィッチ S Wの直列回路には、半導体スイツチ S W及び電磁リレー R Lの駆動電源とは別の交流電源（この例では交流電源） 13が接続される。負荷 L と第 1 メーク接点 1 aの直列回路に並列接続される抵抗 R , と直列にダイオード D ₇。が設けられる。半導体スィッチ SW (図中トランジスタの記号で示すか、 ^源 13が交流であるからこのスィツチは例えばサイリス夕を用いた半導体が使用できる）には、ダイオード D ₇ ,、抵抗 R ₂ 、第 1 フォ卜力ブラ P C , の発光ダイオード P B , 及び第 2 フォト力ブラ P C ₂ のフォトダイオード D B ₂ の直列回路が接続される。前記フォトダイオード D B ₂ と第 2 フォト力ブラ P C ₂ を構成する発光ダイォード P B , は抵抗 R ₃ を介して信号発生器 S Gからの高周波信号が印加される。前記第 1 フォトカプラ P C , のフォトダイオード D B , は、抵抗 R ₄ を介して定電圧 V _ccが印加され、フォトダイオード D B > の受光出力は、倍電圧整流回路 R E C 3に入力される。その他の構成は、第 2実施例と同様であり説明を省略する。尚、前記ダイォード D ₇₀, D ₇,は、整流用である。

次に動作を説明する。

負荷駆動信号 I Nが発生する以前で、第 1 メーク接点 1 a及び半導体スィッチ SWが共に O F F状態にある時、信号発生器 S Gから第 2 フォト力ブラ P C ₂ の発光ダイオード P B ₂ に高周波信号が入力すると、この発光信号は、第 2 フォト力ブラ P C ₂ のフォトダイオード D B ₂ で受信されて、抵抗 R , を介して流れる交流電源 13の半波の電流がスィッチされる。このスイッチング信号は、半導体スイッチ SWが O F Fの時に、第 1 フォト力ブラ P C , の発光ダイォード P B , を介してフォトダイオード D B , に伝達され、倍電圧整流回路 R E C 3から論理値 1 の半導体スィツチ 0 F F検出信号として出力され、〇 N状態のブレーク接点 l bを介して自己保持回路 11 にトリガ信号として入力される。その後の動作は、第 2実施例と同様で、電磁リレー R Lが励磁されて第 1 メーク接点 1 aが O Nし、その後に半導体スィッチ S Wが 0 Nして負荷 Lに電流が供給される , 次に、第 15図に本発明の第 4実施例を示す。

現在、実用化されている電気接点材料で比較的溶着故障の起こり難い材料は、銀一酸化カドミウム（ A g C d〇）接点である。しかし、この接点材料は、接点を流れる電流が例えば 1 0 O m A以上というような大きな電流が流れないと接触不良が起こり易い。第 15図は、ブレーク接点 1 b及び第 2 メーク接点 2 aに比較的大きな電流を流すことのできるよう構成した負荷駆動回路を示す。尚第 2及び第 3実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略する o

第 15図において、フォト力ブラ P C , のフォトダイオード D B , には、電磁リレー R Lのブレーク接点 l bと抵抗 R ₄ を介して定電圧 V _ccが印加される。また、フォトダイオード D B , とこのフォトダイオード D B , の負荷抵抗である抵抗 R ₄ に対して抵抗 R ₅ が並列接铳される。ブレーク接点 1 bに流れる電流は、前記抵抗 R ₅ の抵抗値で決定される。フォトダイオード D B , からの交流信号に基づく倍電圧整流回路 R E C 3の論理値 1 の半導体スィツチ O F F検出信号は、直接自己保持回路 11のトリガ入力として入力する。

また、第 2 メーク接点 2 aが〇N状態の時に、信号発生器 S Gの高周波信号によるトランジスタ Q ₂ のスイッチング動作に伴う交流信号が、倍電圧整流回路 R E C 4に入力する。第 2 メーク接点 2 a に流れる電流は、抵抗 R ₆ の抵抗値で決定される。尚、抵抗 R はトランジスタ Q ₂ の負荷抵抗である。

倍電圧整流回路 R E C 4の整流出力は、論理積演算手段としての論理積演算回路 ANDの一方に入力し、該論理積演算回路 ANDの他方の入力には、負荷駆動信号 I Nが入力する。尚、前記論理 ffi演算回路 A N Dは、故障時に出力が論理値 0 となるフヱ一ルセーフな構成とする。なぜなら、論理積演算回路 ANDの故障で、倍電圧整流回路 R E C 4からの整流出力が入力しないにも拘らず、負荷駆動信号 I Nの入力だけで論理積演算回路 ANDから出力が発生すれば、半導体スィッチ S Wが電磁リレー R Lの第 1 メーク接点 1 aより先に〇 Nし、電磁リレー R Lの第 1 メーク接点 1 aが負荷電流を直接制御するようになって、第 1 メーク接点 1 aに溶着故障が発生し易くなつてしまうからである。

尚、フヱールセーフな論理積演算回路は、 U. S. Patent -I, 661, 880 号明細書、国際公開公報 W094/23303及び W094/23496等で公知である < また、倍電圧整流回路 R E C 4の出力側に設けられるコンデンサ C o は、第 2 メーク接点 2 aが ONしてから論理積演算回路 AND に整流出力が入力するまでの時間を少し遅らせるためのためのものであり、第 6図の遅れ時間 T ONを確実に確保するためのものである _c 尚、第 2整流回路 R E C 2の整流出力の平滑の O F F応答は、第 1 整流回路 R E C 1 の平滑の Q F F応答より短く設定することは言うまでもない。

次に動作を説明する。

負荷駆動信号 I Nが発生する以前で、第 1 メーク接点 1 a及び半導体スィッチ SWが共に 0 F F状態にある時、信号発生器 S Gからトランジスタ Q , に高周波信号が入力すると、フォト力ブラ P C , の発光ダイオード P B , がスィッチされる。この時、ブレーク接点 1 bは〇 N状態にあるため、このスィッチ信号をフォトダイオード D B , が受信して、倍電圧整流回路 R E C 3に交流信号が入力し、倍電圧整流回路 R E C 3から論理値 1 の半導体スィッチ〇 F F検出信号が自己保持回路 11にトリガ信号として入力される。

この状態で、負荷駆動信号 I Nが自己保持回路 11のリセット端子に入力すると、自己保持回路 11の自己保持出力に基づいて電磁リレ一 R Lが励磁されて第 1 及び第 2 メーク接点 l a , 2 aが◦ Nとなる。第 2 メーク接点 2 aが ONすると、トランジスタ Q₂ のスイツチング動作に基づいて倍電圧整流回路 R E C 4から整流出力が、コンデンサ（：。の平滑作用を受けて論理積演算回路 ANDの一方に入力する。論理積演算回路 ANDの他方には、既に負荷駆動信号 I N が入力しているため、倍電圧整流回路 R E C 4からの整流出力が入力すると、論理積演算回路 ANDから論理値 1 の出力信号が発生し第 2整流回路 R E C 2を介して半導体スィッチ SWが ONし、負荷 Lに負荷電流が供給される。

かかる第 4実施例回路によれば、電磁リレー R Lのブレーク接点 1 b、第 2 メーク接点 2 aに比較的大きな電流を流すことができるので、接触不良の問題もなく溶着故障の起こり難い銀一酸化カドミゥ厶（A g C d〇）接点を使用することができる。

〔産業上の利用可能性〕

本発明は、電磁リレ一を組み込んだ安全を配慮した制御系の信頼性が向上し、産業機械等を使用する際の安全性を向上できるため、産業上利用性は大である。

Claims

言青求の範囲

( 1 ) 安全情報に基づいて発生する高工ネルギ状態の論理値 1 の入力信号により電磁リレーを励磁してリレー接点を O N駆動する電磁リレー駆動回路であって、励磁時に〇 Nするメーク接点と非励磁時に〇 Nするブレーク接点とを有し、前記メ一ク接点とブレーク接点が互いに連動して相補の関係を有する構成の電磁リレーと、前記入力信号がリセット端子に入力している時に高工ネルギ状態の論理値 1 のトリガ入力信号がトリガ端子に入力すると出力を発生し前記卜リガ入力信号を自己保持する自己保持手段と、該自己保持手段からの出力に基づいて前記電磁リレーのメーク接点を O Nする励磁出力を発生する励磁出力発生手段と、前記電磁リレーのブレーク接点を介して前記自己保持手段のトリガ端子に前記トリガ入力信号を入力するトリガ入力信号発生手段とを備えて構成したことを特徴とする電磁リレ一駆動回路。

( 2 ) 送信側に配置した前記励磁出力発生手段から前記励磁出力を外線端子で接続される外線部分を介して受信側に配置した前記^磁リレーに伝達する構成であって、前記外線部分が第 1 外線部分と第 2外線部分からなり、第 1 外線部分を介して前記励磁出力発生手段と電磁リレーとを接続し、第 2外線部分を介して受信側に配置した抵抗器と前記ブレーク接点との直列回路の一端を送信側に配置した前記トリガ入力信号発生手段に接続し、前記直列回路の他端を送信側に配置した前記自己保持手段のトリガ端子に接続する一方、前記自己保持手段が、リセット入力信号とトリガ入力信号の各信号レべルが各端子毎に予め設定した所定の闆値範囲内にある時のみ出力を発生する構成である請求項 1 記載の電磁リレー駆動回路。

( 3 ) 前記自己保持手段のトリガ端子と、前記電磁リレーのブレーク接点と抵抗器の直列回路との間に介装され、前記ブレーク接点か開成したときに一定時間前記トリガ入力信号を前記閾値範囲内のレベルに保持するトリガ安定化手段を備える構成とした請求項 2記載の電磁リレ一駆動回路。

( 4 ) 前記励磁出力発生手段は、前記自己保持手段の交流出力を ¾ 幅する増幅器と、該増幅器の増幅出力を入力するトランスと、該卜ランスの出力を整流する整流回路とを備え、該整流回路から前記励磁出力を発生する構成である請求項 1 記載の電磁リレー駆動回路。

( 5 ) 前記電磁リレーのメーク接点が、負荷給電回路に半導体スィツチと直列に挿入される構成であり、前記トリガ入力信号発生手段が、半導体スィッチが 0 F F状態で且つ前記電磁リレーのブレーク接点が〇 N状態にある時に論理値 1 のトリガ入力信号を発生する構成であり、前記励磁出力発生手段が、前記トリガ入力信号の入力により自己保持手段の出力が発生した時、前記電磁リレーを励磁した後に半導体スィッチを O N し、自己保持手段の出力が停止した時、半導体スィッチを O F F した後に電磁リレーを非励磁とする構成である請求項 1 記載の電磁リレー駆動回路。

( 6 ) 前記トリガ入力信号発生手段は、前記半導体スィッチの接点間にエネルギを供給し半導体スィッチ〇 F F状態の時に供給されるエネルギに基づいて受信レベルが高レベルとなって論理値 1 のスィツチ O F F検出信号を発生し、半導体スィッチ O N伏態の時に供給されるエネルギに基づいて受信レベルが低レベルとなって出力が論理値 0 となって前記スィッチ O F F検出信号を停止する半導体スィッチ監視手段を備え、該半導体スィツチ監視手段のスィツチ O F F 検出信号と前記電磁リレーのブレーク接点の〇 N動作に基づくメーク接点〇 F F検出信号との論理積信号をトリガ入力信号として発生する構成である請求項 5記載の電磁リレー駆動回路。

( 7 ) 前記半導体スィッチ監視手段は、前記半導体スィッチの接点間にエネルギを供給し半導体スィッチ〇 F F状態の時に供給エネルギに基づき交流の受光出力を発生するフォトカブラと、該フォ卜力ブラの交流出力を倍電圧整流する倍電整流回路とを備え、該倍電圧整流回路の整流出力を前記スィツチ O F F検出信号とする構成である請求項 6記載の電磁リレー駆動回路。

( 8 ) 前記励磁出力発生手段における電磁リレーへの出力と半導体スィッチへの出力が、前記自己保持手段の出力から卜ランスを介して供給される構成である請求項 5記載の負荷駆動回路。

( 9 ) 前記励磁出力発生手段は、前記トランスの出力を第 1 整流回路を介して電磁リレーに励磁出力を供給する一方、前記トランスの出力の一部を第 2整流回路を介して整流した後、前記メーク接点とは別に設けた前記電磁リレーのもう 1 つのメーク接点を介して半体スィッチに制御信号を供給し、且つ、前記第 1 整流回路の放電時定数を第 2整流回路の放電時定数より大きく設定する構成とした請求項 8記載の負荷駆動回路。

( 10 ) 前記電磁リレーが、負荷の給電回路に半導体スィッチと共に直列に挿入され前記ブレーク接点と連動する第 1 メーク接点とは別の第 2 メーク接点を有する構成であり、前記トリガ入力信号発生手段が、前記半導体スィッチの接点間にエネルギを供給し半導体スィツチ 0 F F伏態の時に供給エネルギに基づき交流の受光出力を発生するフォト力ブラと、該フォト力ブラの交流出力を倍電圧整流する倍電圧整流回路とを備え、該倍電圧整流回路の出力端を前記自己保持回路のトリガ端子に接続すると共に、前記フォト力ブラの受光素子の出力端と電源との間に前記ブレーク接点を介装し当該ブレーク接点〇 N時に受光素子に電源が接続される構成であり、前記励磁出力発生手段は、前記自己保持回路の出力に基づいてトランスを介して電磁リレーの励磁出力を発生すると共に、前記第 2 メーク接点の〇 N動作に基づいて発生する出力信号と前記入力信号との論理衍^ 算を行う論理積演算手段を介して半導体スィッチの制御信号を発生する構成とした請求項 5記載の電磁リレー駆動回路。