(57)【要約】【課題】  入出力電圧変換比が切り替え可能な直流電源回路を備えた電源装置において、交流電源電圧が該直流電源回路の入出力電圧変換比とマッチングしない場合でも、過電圧となる前に負荷への電源供給を停止することができるようにする。【解決手段】  電源装置１１は、入出力電圧変換比が切り替え可能な直流電源回路１５と、直流電源回路１５の交流入力側に設けられたトライアック１４と、平滑コンデンサ１７ａ及び１７ｂの直列回路の端子間電圧を検出する電圧検出部１９と、制御部２０とを備えており、制御部２０は、トライアック１４がオンされた時点から電圧検出部１９による検出電圧と予め設定された誤設定判定用基準電圧とを比較し、前記検出電圧が誤設定判定用基準電圧を超えたときにトライアック１４をオフする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流器及び平滑コンデンサを有して交流電源を直流に変換し且つ入出力電圧変換比が切り替え可能な直流電源回路を備え、高い電圧の交流電源が接続されるときに前記直流電源回路の前記変換比を小さくするように切り替えられ、低い電圧の交流電源が接続されるときに前記変換比を大きくするように切り替えられる電源装置であって、
前記直流電源回路の交流入力側に設けられたスイッチと、
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、
前記スイッチがオンされた時点から前記電圧検出手段による検出電圧と予め設定された誤設定判定用基準電圧とを比較し、前記検出電圧が誤設定判定用基準電圧を超えたときに前記スイッチをオフする保護手段と
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
前記交流電源は、１００Ｖと２００Ｖとのいずれかが選択されて接続され、
前記直流電源回路は、全波整流回路構成と全波倍電圧整流回路構成とに切り替えられることにより入出力電圧変換比を切り替え可能としたことを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電源装置において、
ロボットに用いられることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入出力電圧変換比の切り替えが可能な直流電源回路を備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばロボットのサーボモータなどを駆動制御するロボットコントローラには、直流電源が与えられるようになっている。この場合、商用交流電源としてＡＣ電源の１００Ｖと２００Ｖとのいずれでも使用可能な電源装置を備えているものがある。この電源装置としては、図５に示される構成のものがある。すなわち、交流電源１に接続される接続端子２ａ、２ｂ間に、スイッチであるトライアック３を介して入出力電圧変換比切り替え可能な直流電源回路４を接続し、この直流電源回路４の直流出力電圧をロボットコントローラ５に与えるようになっている。
【０００３】
上記直流電源回路３は、整流器６と平滑コンデンサで７ａ、７ｂとを備えると共に全波整流／全波倍電圧整流切り替え用のワイヤ８を備えた構成であり、交流電源１として１００Ｖを使用する仕様とするときには、出荷時に前記ワイヤ８をオンして直流電源回路４を全波倍電圧整流回路構成とする。この全波倍電圧整流回路構成により、直流電源回路４の直流出力電圧は、ほぼ２８０Ｖとなる。
【０００４】
また、交流電源１として２００Ｖを使用する使用とするときには、出荷時に前記ワイヤ８を開放したままにして直流電源回路４を単なる全波整流回路構成とする。この場合、直流電源回路３の直流出力電圧はほぼ２８０Ｖとなる。
【０００５】
なお、過電圧を検出して電源スイッチをオフする構成が特許文献１に記載されているが、これは電源装置の入力交流電源は異なる電圧の交流電源に選択されるものではなく、また、入出力電圧変換比が切り替えられる直流電源回路を備えたものでもなく、本発明とは直接関係がない。
【特許文献１】特開２００２−２１８６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５に示した電源装置では、直流電源回路４のワイヤ８をオンした構成（倍電圧整流回路構成）とした場合に、誤って適正電圧（１００Ｖ）より高い２００Ｖの交流電源に接続されると、直流出力電圧がほぼ５６０Ｖ（過電圧）となってしまい、電源装置自身や負荷（ロボットコントローラ）の電気部品を破損するおそれがあった。
【０００７】
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、入出力電圧変換比が切り替え可能な直流電源回路を備えた電源装置において、交流電源電圧が該直流電源回路の入出力電圧変換比とマッチングしない場合でも、過電圧となる前に負荷への電源供給を停止することができる電源装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この請求項１の発明は次の点に着目してなされている。すなわち、直流電源回路の前記入出力電圧変換比を大きくした構成とした状態で、誤ってこの直流電源回路の入力側に高い交流電源を接続した場合、あるいは逆に、高い交流電源を使用する仕様であるにもかかわらず、誤って直流電源回路の前記変換比を大きくした構成とした場合、過電圧が出力されてしまう。ここで、電源装置自身や負荷の電気部品はある程度は高電圧に耐え得るものであり、前記直流出力電圧が過電圧に上昇するまでに入力側をオフすると良い。
【０００９】
この点に着目した請求項１の発明は、整流器及び平滑コンデンサを有して交流電源を直流に変換し且つ入出力電圧変換比が切り替え可能な直流電源回路を備え、高い電圧の交流電源が接続されるときに前記直流電源回路の前記変換比を小さくするように切り替えられ、低い電圧の交流電源が接続されるときに前記変換比を大きくするように切り替えられる電源装置であって、前記直流電源回路の交流入力側に設けられたスイッチと、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、前記スイッチがオンされた時点から前記電圧検出手段による検出電圧と予め設定された誤設定判定用基準電圧とを比較し、前記検出電圧が誤設定判定用基準電圧を超えたときに前記スイッチをオフする保護手段とを備えている。
【００１０】
この請求項１の発明によれば、前記誤設定判定用基準電圧を過電圧未満の安全な電圧に設定しておくことで、前記直流電源回路の前記変換比と入力交流電源電圧とがマッチングしない場合（過電圧が発生するような場合）において、前記保護手段が、前記スイッチのオン時点から前記電圧検出手段による検出電圧と誤設定判定用基準電圧とを比較したときに、過電圧となる前に、誤設定判定用基準値を超えることを判定することになる。そして、保護手段は、前記検出電圧が前記誤設定判定用基準値を超えたときに前記スイッチをオフする。従って、直流電源回路の入出力電圧変換比と入力交流電源電圧とがマッチングしない場合でも、過電圧となる前に、過電圧となる事態を予め検出できて、負荷への電源供給を停止することができる。
【００１１】
この場合、前記交流電源は、１００Ｖと２００Ｖとのいずれかが選択されて接続され、前記直流電源回路は、全波整流回路構成と全波倍電圧整流回路構成とに切り替えられることにより入出力電圧変換比を切り替え可能としても良い（請求項２の発明）。また、ロボットの電源装置として用いるようにしても良い（請求項３の発明）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施例につき図１ないし図４を参照して説明する。図１には、電源装置１１が示されている。この電源装置１１の出力側には負荷として、ロボットコントローラ１２が接続されている。この電源装置１１は、交流電源１３に接続される接続端子１１ａ、１１ｂ間にスイッチとしてのトライアック１４を介して接続された入出力電圧変換比切り替え可能な直流電源回路１５と、電圧検出手段としての電圧検出部１９と、保護手段としての制御部２０と、電源オンオフスイッチ２１と、報知手段としての表示部２２とを備えた構成である。前記直流電源回路１５の直流出力電圧を前記ロボットコントローラ１２に与えるようになっている。
【００１３】
上記直流電源回路１５は、ダイオードブリッジからなる全波整流回路構成の整流器１６と平滑コンデンサ１７ａ、１７ｂとを備えると共に全波整流／全波倍電圧整流切り替え用のワイヤ１８を備えた構成である。
交流電源１３として２００Ｖを使用する仕様とするときには、出荷時に前記ワイヤ８を開放したままにして直流電源回路１５を単なる全波整流回路構成とする。この場合、直流電源回路１５の直流出力電圧はほぼ２８０Ｖとなる。入出力電圧変換比は２００Ｖ（ＡＣ）：２８０Ｖ（ＤＣ）、つまり１：１．４となる。
【００１４】
ま交流電源１２として１００Ｖを使用する仕様とするときには、出荷時に前記ワイヤ１８をオンして直流電源回路１４を全波倍電圧整流回路構成とする。この全波倍電圧整流回路構成により、直流電源回路４の直流出力電圧は、ほぼ２８０Ｖとなる。入出力電圧変換比は１００Ｖ（ＡＣ）：２８０Ｖ（ＤＣ）、つまり１：２．８となる。このようにワイヤ８のオフ、オンにより入出力電圧変換比が切り替えられる。
【００１５】
前記電圧検出部１９は、直列接続されたコンデンサ１７ａ及び１７ｂの両端子間電圧（平滑コンデンサの端子間電圧）を検出するためのものである。この電圧検出部１９により検出された電圧は、前記制御部２０に与えられるようになっている。制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えたマイコンを含んで構成されている。また、電源オンオフスイッチ２１は、前記スイッチ１４をオンオフするためのスイッチ信号を手動操作により発生し、制御部２１はスイッチ１４オフ状態でこのスイッチ信号を受けるとスイッチ１４をオンし、オフ状態ではオフする。表示部２２は例えばＬＥＤから構成されている。
【００１６】
なお、前記ロボットコントローラ１２は図２に示すロボット２３の制御ユニット２４内に収納されており、前述の電源装置１１もこの制御ユニット２４内に収容されている。また前記制御ユニット２４にはティーチペンダント２５が接続されている。そして前記ロボットコントローラ１２は主としてロボット２３の各アームを動作させるサーボモータを駆動制御する。
【００１７】
さて、前記制御部２０の保護手段としての機能について図３のフローチャートを参照して説明する。ロボットコントローラ１２に電源を与えるべく、ユーザーが電源オンオフスイッチ２１をオンすると、このフローチャートが開始される。ステップＳ１では、トライアック１４にオン指令を出力してこれをオンさせ、ステップＳ２で１ｍｓ（１／１０００[秒]）ごとに電圧検出部１９による検出電圧を読み込み、ステップＳ３でこの検出電圧と誤設定判定用基準値Ｋとを比較し、この検出電圧が誤設定判定用基準値Ｋを超えたかどうかを判断する。
上記１ｍｓごとに検出電圧を読み込むことにより、この読み込み（ステップＳ２）と比較（ステップＳ３）とが極めて微小周期の１ｍｓで行われることになり、コンデンサ電圧の充電開始時から逐次検出電圧と誤設定判定用基準値Ｋとの比較が実行されることになる。
【００１８】
この誤設定判定用基準値Ｋは次のようにして設定したものである。すなわち、接続端子１１ａ、１１ｂに接続される交流電源１３と、直流電源回路１５の入出力電圧変換比とのマッチングが適正である場合と、不適正である場合とを予め調査して設定した。つまり、交流電源１３と、直流電源回路１５の入出力電圧変換比とのマッチングが適正であるケースとしては、次の（ａ）、（ｂ）があり、不適正なケースとして（ａ´）、（ｂ´）がある。
【００１９】
（ａ）直流電源回路１５が単なる全波整流回路構成（ワイヤ１８オフ、入出力電圧変換比は１：１．４）のときは交流電源電圧２００Ｖが適正マッチングである。そのときの出力電圧はＤＣ２８０Ｖである（図４の特性線Ｈ参照）。
（ｂ）直流電源回路１５が全波倍電圧整流回路構成（ワイヤ１８オン、入出力電圧変換比は１：２．８）のときは交流電源電圧１００Ｖが適正マッチングである。そのときの出力電圧もＤＣ２８０Ｖである（図４の特性線Ｈ参照）。
【００２０】
（ａ´）直流電源回路１５が単なる全波整流回路構成（ワイヤ１８オフ、入出力電圧変換比は１：１．４）のときに、交流電源電圧１００Ｖとするとマッチング不適正である。そのときの出力電圧はＤＣ１４０Ｖである。
（ｂ´）直流電源回路１５が全波倍電圧整流回路構成（ワイヤ１８オン、入出力電圧変換比は１：２．８）のときに、交流電源電圧２００Ｖとするとマッチング不適正である。そのときの出力電圧はＤＣ５６０Ｖである（図４の特性線Ｑ参照）。
【００２１】
本実施例においては、部品破損防止が所期の目的であるので、上記（ｂ´）のマッチング不適正のときにこれを検出すべく、図４に示すように前記適正マッチングの場合の出力電圧２８０Ｖより高く、そして、本実施例において使用する電気部品の許容最大電圧（例えば４４０Ｖ）より低いところに前記誤設定判定用基準値Ｋを設定している。
前記ステップＳ３で、検出電圧が誤設定判定用基準値Ｋを超えていないと判断されると、ステップＳ４で所定検査時間Ｔが経過していなければ（ステップＳ４の「ＮＯ」）、前記ステップＳ２に戻る。前記所定検査時間Ｔは図４に示すように、マッチング不適正の場合に検出電圧が誤設定判定用基準値Ｋを超えるに十分な時間である。
【００２２】
上記ステップＳ４でこの所定検査時間Ｔが経過した場合には、ステップＳ５で表示部２２に正常の旨の表示例えばＬＥＤの連続点灯を行う。
前記ステップＳ３で、検出電圧が誤設定判定用基準値Ｋを超えると、マッチング不適正が検出されることになり、ステップＳ６に移行し、トライアック１４に対するオフ指令を出力してこれをオフさせ、ステップＳ７で前記表示部２２に異常有りの旨の表示例えばＬＥＤの点滅点灯を行う。
【００２３】
このような本実施例によれば、トライアック１４のオン時点から電圧検出部１９による検出電圧をと誤設定判定用基準電圧Ｋとを比較し、検出電圧が誤設定判定用基準電圧Ｋを超えたときに前記トライアック１４をオフするようにしたから、前記直流電源回路１５の入出力電圧変換比と入力交流電源電圧とがマッチングしない場合（過電圧が発生するような場合）に、過電圧となる前に、検出電圧が誤設定判定用基準値Ｋを超えることを判断でき、もって、過電圧となる前に、過電圧となる事態を予め検出できて、ロボットコントローラ１２への電源供給を停止することができる。従って、前記直流電源回路１５の入出力電圧変換比と入力交流電源電圧とがマッチングしないことがあっても、電源装置１１自身や負荷であるロボットコントローラ１２の電気部品の破損を防止できる。
【００２４】
また、本実施例によれば、前記交流電源として、１００Ｖと２００Ｖとのいずれかが選択されて接続される仕様であり、直流電源回路１５が、全波整流回路構成と全波倍電圧整流回路構成とに切り替えられることにより入出力電圧変換比を切り替え可能とした構成であるから、使用頻度の高い１００Ｖ交流電源及び２００Ｖ交流電源の仕様に対応できるものである。
また、本実施例の電源装置１１をロボットの電源装置として用いるようにしたから、交流電源１００Ｖ及び２００Ｖでの使用頻度が高いロボットにおいて過電圧発生を防止できるものである。
【００２５】
なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば、前記（ａ´）のマッチング不適正の場合を検出する手段を追加するようにしても良い。また、直流電源回路１５の入出力電圧変換比は前記実施例以外の変換比としても良い。また、スイッチとしてトライアック１４に限られず、有接点リレースイッチなどでも良い。さらに、負荷としてはロボットコントローラ以外にも広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例を示す電源装置の電気回路図
【図２】ロボットを示す斜視図
【図３】制御部の制御内容を示すフローチャート
【図４】検出電圧の変化を示す図
【図５】従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
【００２７】
図面中、１１は電源装置、１２はロボットコントローラ、１３は交流電源、１４はトライアック（スイッチ）、１５は直流電源回路、１６は整流器、１７ａ、１７ｂは平滑コンデンサ、１８はワイヤ、１９は電圧検出部（電圧検出手段）、２０は制御部（保護手段）を示す。
【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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