(57)【要約】【課題】長期間不動状態にある信号切替回路において、リレー接点の不伝導皮膜を確実に除去できる信号切替回路および信号切替制御方法を提供する。【解決手段】長期間不動状態にある信号切替回路において、信号経路を保持したままリレー接点が切替えられリレー接点に電流を流す回路構成とすることにより、リレー接点の不伝導皮膜を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と第１出力端子とを接続する第１信号経路と、前記第１信号経路と並列に設けられた開閉リレー接点を有する予備信号経路と、前記入力端子と第２出力端子を接続するとともに開閉リレー接点を有する第２信号経路と、前記入力端子からの入力信号を前記第１出力端子と第２出力端子の間で切替える切替リレー接点と、該切替リレー接点の切替えを制御するリレー駆動回路を有する信号切替回路において、
前記第１信号経路と第２信号経路の間に開閉リレー接点を有する第３信号経路を設けたことを特徴とする信号切替回路。
【請求項２】
請求項１において、前記信号切替回路は、前記第１信号経路に電流を通電する通常動作モードと、前記第２信号経路に電流を通電する信号経路切替動作モードと、前記予備信号経路と第１信号経路及び第３信号経路に電流を通電する定期的切替動作モードを有することを特徴とする信号切替回路。
【請求項３】
請求項２において、前記切替リレー接点は、定期的切替動作モードにおいて一定時間毎に接点を切替えることを特徴とする信号切替回路。
【請求項４】
請求項２において、前記通常動作モードでは、駆動巻線への通電を不要としたリレー接点を用いたことを特徴とする信号切替回路。
【請求項５】
請求項２において、各動作モードにおいて、回路動作に影響しないリレー接点を常時クローズ状態に置くことを特徴とする信号切替回路。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記リレー駆動回路は前記切替リレー接点および開閉リレー接点の駆動巻線を駆動するリレー駆動制御回路と、カウンタ回路を有することを特徴とする信号切替回路。
【請求項７】
請求項６において、前記リレー駆動制御回路と、カウンタ回路はプログラマブルロジックデバイス内に設けられたことを特徴とする信号切替回路。
【請求項８】
入力端子と第１出力端子とを接続する第１信号経路と、前記第１信号経路と並列に設けられたリレー接点を有する予備信号経路と、前記入力端子と第２出力端子を接続するとともに開閉リレー接点を有する第２信号経路と、前記入力端子からの入力信号を前記第１出力端子および第２出力端子の間で切替える切替リレー接点と、該切替リレー接点の切替えを制御するリレー駆動回路を有し、前記第１信号経路と第２信号経路の間に開閉リレー接点を有する第３信号経路を設け、
前記第１信号経路に電流を通電する通常動作モードと、前記第２信号経路に電流を通電する信号経路切替動作モードと、前記予備信号経路と第１信号経路及び第３信号経路に電流を通電する定期的切替動作モードを有する信号切替回路の制御方法において、
前記信号切替回路を各動作モードに切替えるため、前記切替リレー接点及び開閉リレー接点の切替を制御することを特徴とする信号切替回路の制御方法。
【請求項９】
請求項８において、前記通常動作モードから定期的切替動作モードへ切替える際、前記切替リレー接点を第２出力端子側に切替え、前記予備信号経路のリレー接点をクローズとし、前記第２信号経路のリレー接点をオープンとし、前記第３信号経路のリレー接点をクローズとして、前記切替リレー接点に通電することを特徴とする信号切替回路の制御方法。
【請求項１０】
請求項８において、前記各動作モードに前記信号切替回路を切替えるため、各リレー接点の切替順序を制御することを特徴とする信号切替回路の制御方法。
【請求項１１】
請求項１０において、前記通常動作モードから定期的切替動作モードへ切替える際、前記予備信号経路の開閉リレー接点をクローズとし、次いで前記第２信号経路のリレー接点をオープンとした後、前記切替リレー接点の第２出力端子側への切替えと、前記第３信号経路のリレー接点のクローズを行うことを特徴とする信号切替回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は長期間不動状態にある信号切替回路に関し、リレー接点の接触不良による不具合を防止し、高信頼化を実現するための信号切替回路および信号切替制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体ウェーハ搬送装置では高価なウェーハを搬送するため搬送装置は高信頼性を要求され、安全設計を行なう必要がある。その1例を挙げると、搬送装置のメンテナンス時等における手動動作時には上位装置から手動指令装置に通信経路を切替え、上位装置からの指令による搬送装置の誤動作を防止している。通信経路の切替にはリレー装置を用いた信号切替回路が用いられているが、リレー装置は長期間不動状態にある場合には接触不良が発生しやすく、高信頼化が図れなかった。
【０００３】
リレー装置は一般的に、長期間不動状態にあるとリレー接点の表面に酸化化合物等による不伝導皮膜が生成される。この場合はリレー接点を切替えて各リレー接点に電流を流せば、不伝導皮膜は除去されて接触不良等の不具合も発生しない。
【０００４】
しかしながら、例えばシステム装置のメンテナンス時のみ通信経路の切替えを行なう通信切替回路、故障率の低い装置が故障したことを通知する正常/異常切替回路、故障率の低い装置を用いた二重化システムの予備装置切替回路等では、信号切替回路は長期間にわたって不動状態となることもしばしばある。信号切替回路は通常、このようにごく稀に発生する条件でしか信号経路の切替動作を行なわないが、必要時には確実に動作しなければならない。
【０００５】
その結果、リレー接点を用いた信号切替回路では、リレー装置の構造、或いは回路構成による高信頼化手法が提案されてきた。たとえば、リレー装置の構造では、不伝導皮膜が生成されにくい金クラッドをリレー接点部に用いる構造、或いはリレー接点の信頼性を向上させるクロスバ・ツイン構造、或いは両者を組み合わせた構造等が提案されている。
【０００６】
さらに、信頼性を向上させるための手段として信号切替回路の構成による手法が提案されている。例えば、特許文献１に示す信号切替回路では、図４のようにＣ端子１、Ａ端子２、Ｂ端子３、第１リレー接点４、第２リレー接点５、第３リレー接点６から構成され、第１リレー接点４によりＡ端子２とＢ端子３間の信号経路の切替えを行っている。
【０００７】
第１リレー接点４がＣ端子１とＡ端子２を接続している状態で、第２リレー接点５をクローズとすれば、第２リレー接点５を介してもＣ端子１とＡ端子２が接続される。また、第３リレー接点６をオープンとすれば、第１リレー接点４を切替えてもＣ端子１とＢ端子３は接続されない。上記条件において、第１リレー接点４を定期的に切替動作を行なって不伝導皮膜を除去することにより、第１リレー接点４の接点を不伝導皮膜のない状態に保ち接触不良を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１２３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１においては、リレー装置の切替動作を行いリレー接点を接触させて不伝導皮膜を機械的に除去している。この方法では不伝導皮膜の除去は切替動作時のリレー接点にかかる応力に依存しており、接点の切替動作のみでは不伝導皮膜を除去しきれない場合もあるため、システムとしての高い信頼性を得ることが出来ない。
【００１０】
本発明の目的は、前記課題を解決すべく、長期間不動状態にある信号切替回路において、通電制御によりリレー接点の不伝導皮膜を確実に除去できる信号切替回路および信号切替制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、入力端子と第１出力端子とを接続する第１信号経路と、前記第１信号経路と並列に設けられた開閉リレー接点を有する予備信号経路と、前記入力端子と第２出力端子を接続するとともに開閉リレー接点を有する第２信号経路と、前記入力端子からの入力信号を前記第１出力端子と第２出力端子の間で切替える切替リレー接点と、該切替リレー接点の切替えを制御するリレー駆動回路を有する信号切替回路において、第１信号経路と第２信号経路の間に開閉リレー接点を有する第３信号経路を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、信号切替回路は、第１信号経路に電流を通電する通常動作モードと、第２信号経路に電流を通電する信号経路切替動作モードと、予備信号経路と第１信号経路及び第３信号経路に電流を通電する定期的切替動作モードを有することを特徴とする。
【００１３】
また、切替リレー接点は、定期的切替動作モードにおいて一定時間毎に接点を切替えることを特徴とする。
【００１４】
また、通常動作モードでは、駆動巻線への通電を不要としたリレー接点を用いたことを特徴とする。
【００１５】
また、各動作モードにおいて、回路動作に影響しないリレー接点を常時クローズ状態に置くことを特徴とする。
また、リレー駆動回路は切替リレー接点および開閉リレー接点の駆動巻線を駆動するリレー駆動制御回路と、カウンタ回路を有することを特徴とする。
【００１６】
また、リレー駆動制御回路と、カウンタ回路はプログラマブルロジックデバイス内に設けられたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、入力端子と第１出力端子とを接続する第１信号経路と、第１信号経路と並列に設けられたリレー接点を有する予備信号経路と、入力端子と第２出力端子を接続するとともに開閉リレー接点を有する第２信号経路と、入力端子からの入力信号を前記第１出力端子および第２出力端子の間で切替える切替リレー接点と、切替リレー接点の切替えを制御するリレー駆動回路を有し、第１信号経路と第２信号経路の間に開閉リレー接点を有する第３信号経路を設け、
第１信号経路に電流を通電する通常動作モードと、第２信号経路に電流を通電する信号経路切替動作モードと、予備信号経路と第１信号経路及び第３信号経路に電流を通電する定期的切替動作モードを有する信号切替回路の制御方法において、信号切替回路を各動作モードに切替えるため、前記切替リレー接点及び開閉リレー接点の切替を制御することを特徴とする。
【００１８】
さらに、通常動作モードから定期的切替動作モードへ切替える際、切替リレー接点を第２出力端子側に切替え、予備信号経路のリレー接点をクローズとし、第２信号経路のリレー接点をオープンとし、第３信号経路のリレー接点をクローズとして、切替リレー接点に通電することを特徴とする。
【００１９】
さらに、各動作モードに前記信号切替回路を切替えるため、各リレー接点の切替順序を制御することを特徴とする。
【００２０】
さらに、通常動作モードから定期的切替動作モードへ切替える際、予備信号経路の開閉リレー接点をクローズとし、次いで第２信号経路のリレー接点をオープンとした後、切替リレー接点の第２出力端子側への切替えと、第３信号経路のリレー接点のクローズを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、本来の信号経路を保持したまま、リレー接点を定期的に切替えて各リレー接点に電流を流すことにより接点の不伝導皮膜を確実に除去できるため、長期間不動状態にある信号切替回路において高い信頼性を実現することができる。これにより、メンテナンス時の通信経路切替異常によるメンテナンス時間の遅延や、二重化システムの予備装置切替不可によるシステムダウン等を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る信号切替回路の通常動作モードを示す回路図である。
【図２】本発明に係る信号切替回路の定期的切替動作モードを示す回路図である。
【図３】本発明に係る信号切替回路の信号経路切替動作モードを示す回路図である。
【図４】従来の信号切替回路の回路図である。
【図５】各動作モードのリレー接点の変化条件を示す説明図である。
【図６】各動作モード切替パターンによるリレー接点の切替順序を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。これらの実施形態は本発明を限定するものではない。
〔信号切替回路の構成〕
半導体ウェーハ搬送装置に用いられる本実施形態の信号切替回路について説明する。ここで、図１は信号切替回路の通常動作モードの回路図である。図２は信号切替回路の定期的切替動作モード（不伝導皮膜除去時）の回路図である。また図３は信号切替回路の信号経路切替動作モード（切替作動時）の回路図である。
【００２４】
図１において、信号切替回路は、信号経路の切替えを行なう切替リレー接点１４、および開閉リレー接点１５、１６、１７と、各リレー接点の入力端子であるＣ端子１、および第１出力端子であるＡ端子２と第２出力端子であるＢ端子３を有する。１８は電流の流れを示した電流経路である。Ａ端子２、Ｂ端子３の直前には信号経路のプルアップ抵抗３６、３７が設けられている。
【００２５】
図１において、Ｃ端子１とＡ端子２を結ぶ第１信号経路４０、Ｃ端子１とＢ端子３を結ぶ開閉リレー接点１６を持つ第２信号経路５０が設けられている。また、第１信号経路４０と並列に、開閉リレー接点１５を持つ予備信号経路６０が設けられている。さらに、第１信号経路４０と第２信号経路５０の間に、開閉リレー接点１７をもつ第３信号経路７０が設けられている。
【００２６】
上記切替リレー接点１４、および開閉リレー接点１５、１６、１７を制御するために、リレー駆動回路１００が設けられている。リレー駆動回路１００には、リレー接点の切替制御を行なうリレー駆動制御回路３３と、時間を計時するカウンタ回路３４とを内部にプログラムしたＰＬＤ（Programmable Logic Device）１９が設けられている。ＰＬＤ１９はごく稀に発生する信号切替動作条件となったことを上位装置から入力するＤ端子２０と、クロック入力するＥ端子３５を有する。さらにＰＬＤ１９には、各リレー接点を駆動する駆動巻線２９、３０、３１、３２と、各駆動巻線に電流を流すバッファ素子２１、２２、２３、２４と、逆起電圧保護用のダイオード２５、２６、２７、２８が接続されている。
【００２７】
図１において、発熱を抑えるため通常動作時ではリレー接点の駆動巻線２９、３０、３１、３２には電流を流さない接点構成となっている。すなわち開閉リレー接点１５，１６はＮＣ（Normal Closed）接点、開平リレー接点１７はＮＯ（Normal Open）接点からなる。また、切替リレー接点１４はＡ端子２側に切替えたとき、ＮＣ接点となるように構成される。Ｃ端子１、Ａ端子２、Ｂ端子３は、信号等の切替えを目的とした入出力端子であり、Ｃ端子１に入力された信号は、通常動作時ではＡ端子２に出力されている。
【００２８】
信号経路切替時には、入力Ｄ端子２０に上位装置から切替信号が伝達され、図３に示す信号経路切替動作時の回路構成となり、駆動巻線３０に電流を流して開閉リレー接点１５をオープン側に動作させる。その後、駆動巻線２９に電流を流して切替リレー接点１４をＢ端子３側へ切替えることにより、Ｃ端子１に入力された信号がＢ端子３へ出力されるように信号経路を変更することができる。
【００２９】
また、入力Ｄ端子２０に入力された切替信号が解除されると、図１の通常動作時の回路構成へ復帰する。このとき、リレー接点の切替順序は逆の順序でリレー接点を切替えれば良く、切替リレー接点１４を動作させてＡ端子２側へ切替え、開閉リレー接点１５をクローズ側へ切替えることにより、Ｃ端子１に入力された信号はＡ端子２へ出力されるようになる。
【００３０】
図１において、基本的な信号経路の切替えは切替リレー接点１４が担っており、切替リレー接点１４に接触不良が起きれば、信号切替回路が正常に機能しないため、切替リレー接点１４には高い信頼性が要求される。切替リレー接点１４が長期間不動状態にある場合には、切替リレー接点１４の表面に不伝導皮膜が生成され、ごく稀に発生する信号経路切替動作時に、前記不伝導皮膜により切替リレー接点１４の接触不良が発生する可能性があり、高い信頼性を得ることが出来ない。
【００３１】
本実施形態では、図１のように、開閉リレー接点１５が予備的にＣ端子１とＡ端子２を結ぶ通常動作時の信号経路に並列に接続され、開閉リレー接点１６がＣ端子１とＢ端子３を結ぶ信号経路で切替リレー接点１４に直列に接続され、開閉リレー接点１７が切替リレー接点１４に並列に構成される。図１では、予備信号経路６０は特に機能しておらず開放されていても良いが、開閉リレー接点１５の不伝導被膜を除去するために接続通電している。
【００３２】
図２に示す皮膜除去のための定期的切替動作時の回路図では、切替リレー接点１４を切替え、接点にｍＡオーダーの電流を通電して不伝導被膜を除去する。このとき、開閉リレー接点１６をオープン側、開閉リレー接点１７をクローズ側に動作させる。これにより、信号経路は切替リレー接点１４を切替えてもＡ端子２への接続を維持する。この時、開閉リレー接点１５が予備的に通常動作時の信号経路に並列に接続されているため、Ａ端子２への信号経路が保持される。
【００３３】
上記のように、切替リレー接点１４の開閉動作は通過する信号の出力先に影響を与えず、信号伝達中でも切替リレー接点１４を切替えることが可能となる。
〔信号切替回路の制御〕
上記のように、定期的に切替リレー接点１４を切替えることにより、接点に電流を流すことが可能となり、不伝導皮膜を除去し、ごく稀に発生する条件で信号経路の切替動作を実施した場合でも、接触不良を確実に防止できる。上記回路動作の切替制御について、以下に詳述する。
【００３４】
図１〜３において、ＰＬＤ１９は論理的な回路構造をプログミングによって変更することができる。カウンタ回路３４は計時カウンタであり、Ｅ端子３５から入力されるクロック数をカウントすることにより、定期的な切替リレー接点の切替タイミングおよび、リレー接点の切替順序のタイミングをリレー駆動制御回路３３に通知している。この場合に定期的切替とは、１日間に１度または、１週間に１度程度の頻度で足りる。
（動作モードの確認）
リレー駆動制御回路３３は、動作モードの確認機能と切替順序制御機能を有している。動作モードの確認では、リレー駆動制御回路３３は、駆動巻線２９、３０、３１、３２に出力している信号をフィードバックし、図５に示すリレー接点の組み合わせから、信号切替回路の動作モードを判断する。
【００３５】
図５は、通常動作時、定期的切替動作時、信号経路切替動作時のリレー接点の状態を示した説明図である。リレー駆動制御回路３３はこれに基づいて信号切替回路が信号経路切替動作モードで有るか否かを判断し、信号経路切替動作モードでない場合には、カウンタ回路３４からの信号で通常動作モードまたは、定期的切替動作モードへリレー接点の切替えを行なう。
【００３６】
もし、図３に示す信号経路切替動作モードである場合は定期的な切替動作を実施しない。なぜなら本実施形態では、切替リレー接点１４を切替え、開閉リレー接点１５、１６、１７を開閉制御して保持できる信号経路はＡ端子２への経路のみである。信号経路切替動作モードにあって、仮に開閉リレー接点１５、１６を閉じ開閉リレー接点１７を開くと、切替リレー接点１４の切替えに伴いＣ端子１からの入力信号はＡ端子２或いはＡ端子２とＢ端子３の両方に信号が伝達され、信号切替回路として機能しなくなる。このため、リレー接点の切替動作前に必ず動作モードの確認を実施する必要がある。
（切替順序制御）
また、リレー駆動制御回路３３は切替順序制御を行う。これは通常動作モード、定期的切替動作モード、信号経路切替動作モードの３パターンの動作モードを切替える時のリレー接点の切替順序を制御する。
【００３７】
図６は、各動作モード切替パターンによるリレー接点の切替順序を示した説明図である。項番１を例に取ると、これは通常動作モードから定期的切替動作モードへ移行する場合のリレー接点の切替順序を示したものである。まず、開閉リレー接点１６をオープン側に動作させ、その後、切替リレー接点１４をＢ端子側に切替え、開閉リレー接点１７をクローズ側へ動作させる。これにより、信号経路の分断や意図しない信号経路への信号出力を防止できる。また、制御条件を低減させるため、信号経路切替動作モードから戻る場合は、必ず通常動作モードに移行することとしている。
【００３８】
なお、開閉リレー接点１６には信号経路切替動作モードでしか電流が流せないので、不伝導皮膜の生成を防止するため、通常動作時は開閉リレー接点１６をクローズ側にし、開閉リレー接点を接触させておくことにより、不伝導皮膜の生成を防止している。
【００３９】
こうして、信号経路を保持したままリレー接点を定期的に切替え、各リレー接点に電流を流すことにより不伝導皮膜が確実に除去できるため、長期間不動状態にある信号切替回路でも高い信頼性を提供することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１：Ｃ端子
２：Ａ端子
３：Ｂ端子
１４：切替リレー接点
１５、１６、１７：開閉リレー接点
１８：電流経路
１９：ＰＬＤ
２０：Ｄ端子
２１、２２、２３、２４：バッファ素子
２５、２６、２７、２８：ダイオード
２９、３０、３１、３２：リレー接点の駆動巻線
３３：リレー駆動制御回路
３４：カウンタ回路
３５：Ｅ端子
３６、３７：プルアップ抵抗
４０：第１信号経路
５０：第２信号経路
６０：予備信号経路
７０：第３信号経路
１００：リレー駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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