(57)【要約】【課題】産業用機械を安全に停止するための制御に必要な電力を確保でき、コストが小さく信頼性の高いバックアップ電源を提供する。【解決手段】バックアップ電源としてバックアップ蓄電池（８）を採用し、フロート充電方式で充電するようにする。バックアップ蓄電池（８）は、充電・放電回路（１０）を介して直流電圧線の正電圧線（Ｐ）と負電圧線（Ｎ）とに接続する。充電・放電回路（１０）は、正電圧線（Ｐ）と負電圧線（Ｎ）の間に直列に接続しているチョッパ回路（１７）と、バックアップ蓄電池（８）の正端子（８Ｐ）と正電圧線（Ｐ）との間に直列に接続されている複数個のダイオード群（１８）とから構成する。これにより過充電することなくバックアップ蓄電池（８）を充電できる。正電圧線（Ｐ）と負電圧線（Ｎ）の間には電圧監視回路（２０）を設ける。これによってバックアップ蓄電池（８）の劣化による電圧低下を監視する。【選択図】  図１
2017143682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業機械に設けられ、該産業機械に備えられている制御用コンピュータや制御基板に直流電圧線を介して直流電圧を供給するようになっている制御用電源の停電時のバックアップ蓄電池であって、
前記バックアップ蓄電池は、所定の充電・放電回路を介して前記直流電圧線の正電圧線と負電圧線とに接続され、
前記充電・放電回路は、前記正電圧線と前記負電圧線の間に直列に接続されているリアクトルとスイッチング素子と、前記リアクトルと前記スイッチング素子の中間から引き出されて前記バックアップ蓄電池の正端子に接続される中間線に前記正端子の方向を順方向とするように設けられている中間線ダイオードと、前記正端子と前記正電圧線との間に前記正電圧線の方向を順方向とするように直列に接続されている複数個のダイオード群とから構成され、
前記バックアップ蓄電池の負端子は前記負電圧線に接続されていることを特徴とするバックアップ蓄電池。
【請求項２】
請求項１に記載のバックアップ蓄電池において、前記直流電圧線には直流電圧を監視する電圧監視回路が設けられ、
前記電圧監視回路は、第１〜３の抵抗と、シャントレギュレータと、ツェナーダイオードと、トランジスタとから構成され、前記第１、２の抵抗は前記正電圧線から前記負電圧線にこの順で直列に接続され、前記第３の抵抗と前記ツェナーダイオードは前記正電圧線から前記トランジスタのベースにこの順で直列に接続されると共に前記ツェナーダイオードは前記正電圧線の向きが順方向になっており、前記トランジスタのコレクタとエミッタはいずれか一方が所定の正の電圧線にそして他方が前記負電圧線に接続され、前記シャントレギュレータはリファレンスが前記第１、２の抵抗の中間に、アノードが前記負電圧線に、カソードが前記第３の抵抗と前記ツェナーダイオードの中間にそれぞれ接続されていることを特徴とするバックアップ蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機等の産業機械の制御用電源のバックアップ蓄電池に関するものであり、停電等により産業機械への電力供給が停止したときに制御装置や制御用コンピュータが安定的に停止するのに必要な電力を供給する産業機械の制御用電源のバックアップ蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業機械は、色々な装置からなりこれらがコントローラつまり制御用コンピュータによって制御されている。例えば産業機械の一種である射出成形機は、樹脂を溶融して射出する射出装置、金型を型締めする型締装置、金型から成形品を突き出す突出装置等から構成されており、これらの各装置は射出成形機に設けられている制御用コンピュータにより制御されている。
【０００３】
一般的なコンピュータにおいては、ファイルシステムを含むＯＳや各種アプリケーション、データ等は外部記憶装置つまりハードディスクに保存されており、コンピュータが起動するときにＯＳの必要な命令コード、必要なアプリケーション、データが読み込まれて、ＣＰＵによって処理される。このとき揮発メモリにはＯＳの一部であるファイルシステムの管理情報やデータ等が一時的に保存され、データ等の書き換えが発生したらハードディスクに反映されるようになっている。しかしながら産業機械においてはこのような一般的なコンピュータは採用しづらい。産業機械に設けられている制御用コンピュータは、工場から供給される三相交流電圧をＡＣ／ＤＣコンバータ等によって所定の電圧、例えば２４Ｖにされた直流電圧によって駆動されているが、工場の停電等が発生すると、制御用コンピュータに供給される電力も必然的に停止して、制御用コンピュータに不具合が発生するからである。具体的にはＯＳのファイルシステムに不整合が生じる。ファイルシステムは、ハードディスクに保存されている全ての情報、つまりＯＳのコード、アプリケーション、データを適切に管理してＯＳからの指示によってこれらの情報を読み出したり、書き込んだりしているが、前記したように揮発メモリにはファイルシステムの管理情報が一時的に保存されている。ファイルシステムはこの管理情報に従ってハードディスク上への書込みを行っているが、停電により制御用コンピュータが停止してしまうと、揮発メモリ上のファイルシステムの管理情報が紛失してしまう。そうするとファイルシステムに不整合が生じて、ハードディスク上の情報に不整合が発生する。これによって次回の起動時にＯＳの起動が遅くなったり、起動できない問題が発生する。また大切なデータが復元できない不具合も発生し得る。そこで、産業機械に設けられている制御用コンピュータは、停電が発生してもファイルシステムに不整合が生じないように次のようにしている。すなわち制御用コンピュータは、起動に先立ち、ファイルシステムを含む全てのＯＳと、全てのアプリケーションと全てのデータを、ハードディスクから読み込む。そしてこれらを揮発メモリに格納する。そしてこれらの情報が格納された揮発メモリのエリアを仮想的なハードディスクとして扱って起動するようにする。以後制御用コンピュータはハードディスクへのアクセスはしないで動作する。制御用コンピュータはこのように起動されているので、停電等によって停止して揮発メモリ上の全ての情報が紛失してもハードディスク上の情報には影響しない。つまりハードディスク上の情報に不整合は生じない。従って次回の起動時には問題が発生しない。
【０００４】
制御用コンピュータは、このように構成されているので、汎用的なハードウエアを利用することができず、専用のハードウエアが必要になる。ＯＳの起動に先立って、ＯＳや全ての必要なデータをハードディスクから揮発メモリに読み込めるようにするためである。専用のハードウエアを必要としているので制御用コンピュータはコストが大きい。もし停電による停止の問題が解決されていれば、一般的なコンピュータと同様の方法でＯＳを起動させることはできる。そうすると、コストの小さい汎用的なハードウエアを採用できるので制御用コンピュータを安価に提供できる。停電による停止の問題は、停電時に動作するバックアップ電源を用意して制御用コンピュータ上のＯＳが安全に停止できるようにすれば解決する。停電時に制御用コンピュータに電力が供給されるようになっている電動射出成形機が、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８１５２号公報
【０００６】
特許文献１に記載の電動射出成形機は、直流電圧の電力を貯蔵できる電力貯蔵装置を備えている。電動射出成形機には工場から供給される三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータが設けられ、各装置を駆動するサーボモータのサーボアンプにはこの直流電圧が供給されるようになっている。電力貯蔵装置はこの直流電圧の供給線に接続されている。工場からの電力供給が正常なときには、この電力貯蔵装置はサーボアンプが必要とする電力を平滑化する作用を奏している。すなわち、サーボアンプの電力消費が小さいときには、電力貯蔵装置は直流電圧を取り込んで昇圧して内部のコンデンサに蓄電し、サーボアンプの電力消費が大きいときには蓄電した電力を直流電圧に供給するようになっている。しかしながら工場が停電したら、電力貯蔵装置に貯蔵された電力はＤＣ／ＤＣコンバータによって所定の電圧、例えば２４Ｖに降圧されて、制御用コンピュータに供給される。これによって制御用コンピュータは電動射出成形機を安全に停止するために必要な処理を実施させることができ、自身も安全に停止できることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の電動射出成形機は、電力貯蔵装置を備えているので制御用コンピュータが安全に停止できる電力を確保できる。また各装置を安全な状態に停止するのに必要な電力を確保できる。そうすると制御用コンピュータには一般的なコンピュータに利用される汎用的なハードウエアを採用することができる。つまり制御用コンピュータを安価に提供できる。しかしながら問題も見受けられる。制御用コンピュータを安全に停止させようとすると、約１５秒間電力を供給する必要がある。供給する直流電圧は比較的低くて済むが、このように長い時間電力を供給しなければならないので必要な電力量は比較的大きい。また産業装置を安全に停止しようとすると比較的短時間に大容量の電力も必要になる。特許文献１に記載の電力貯蔵装置は、直流電圧からの電力をコンデンサに蓄電するようになっているが、一般的にコンデンサに蓄電できる電力量は比較的小さい。必要な電力量を確保しようとすると大容量のコンデンサが必要になる。そうすると電力貯蔵装置のコストが嵩んでしまう。他の問題もある。特許文献１に記載の電力貯蔵装置は、停電時における電力の供給先が制御用コンピュータだけでなくサーボアンプも対象としている。そうすると比較的高圧の直流電圧を供給する必要があり、制御用コンピュータ向けにＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧して供給する必要がある。そうすると制御用コンピュータに電力を供給するための装置が大がかりになってコストが嵩んでしまう。
【０００８】
そこで、例えば制御用コンピュータへの電力供給を無停電電源装置すなわちＵＰＳから実施することも考えられる。ＵＰＳは蓄電池により常時電力が蓄電されて十分な電力量が確保されているからである。しかしながらＵＰＳは一般的にトリクル充電方式が採られていて、工場の電力供給が正常なときには蓄電池は切り離されており、停電が検出されたときだけ蓄電池がリレー等により接続されて電力が負荷、つまり制御用コンピュータに供給されるようになっている。停電時に確実にこれを検出して短時間にリレーが動作しなければならないが、信頼性の高い無停電電源装置を得ようとするとコストが高くなるという欠点がある。蓄電池を採用する場合には他の問題もある。蓄電池は過充電により劣化し易くなったり、サルフェーション現象により電圧が低下する問題があるからである。過充電からの保護や電圧の低下の検出が適切になされないと信頼性の点で問題がある。
【０００９】
本発明は、上記したような問題点を解決した産業機械の制御用電源のバックアップ電源を提供することを目的とし、具体的には制御用コンピュータを、一般的なコンピュータに利用されている汎用的なハードウエアから構成することができ、そのような制御用コンピュータを採用したときに、停電時であっても安全に制御用コンピュータを停止させることができ、かつ産業用機械を安全に停止するための制御に必要な電力を確保でき、コストが小さく信頼性の高いバックアップ電源を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、産業機械の制御用電源のバックアップ電源としてバックアップ蓄電池を採用する。このバックアップ蓄電池は、いわゆるフロート充電方式で充電し、停電時に放電するようにする。具体的には次のように構成する。すなわち、バックアップ蓄電池は、充電・放電回路を介して直流電圧線の正電圧線と負電圧線とに接続する。充電・放電回路は、正電圧線と負電圧線の間に直列に接続しているリアクトルとスイッチング素子と、リアクトルとスイッチング素子の中間から引き出されてバックアップ蓄電池の正端子に接続する中間線に正端子の方向を順方向とするように設ける中間線ダイオードと、正端子と正電圧線との間に正電圧線の方向を順方向とするように直列に接続する複数個のダイオード群とから構成する。そしてバックアップ蓄電池の負端子は負電圧線に接続する。このように構成されているので、過充電することなくバックアップ蓄電池を充電できるし、停電が発生してもバックアップ蓄電池から直流電圧線に直流電圧が供給されることになる。また本発明は、直流電圧を監視する電圧監視回路を設ける。電圧監視回路は、第１〜３の抵抗と、シャントレギュレータと、ツェナーダイオードと、トランジスタとから構成する。第１、２の抵抗は正電圧線と負電圧線の間にこの順で直列に接続し、第３の抵抗とツェナーダイオードは正電圧線とトランジスタのベースの間にこの順で直列に接続し、トランジスタのコレクタとエミッタはいずれか一方を所定の正の電圧線にそして他方を負電圧線に接続し、シャントレギュレータはリファレンスを第１、２の抵抗の中間に、アノードを負電圧線に、カソードを第３の抵抗と前記ツェナーダイオードの中間にそれぞれ接続する。このように電圧監視回路を構成しているので、バックアップ蓄電池の電圧が低下してきたら、トランジスタのコレクタ−エミッタ間に電流が流れなくなってバックアップ蓄電池の劣化を検出することができる。
【００１１】
かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、産業機械に設けられ、該産業機械に備えられている制御用コンピュータや制御基板に直流電圧線を介して直流電圧を供給するようになっている制御用電源の停電時のバックアップ蓄電池であって、前記バックアップ蓄電池は、所定の充電・放電回路を介して前記直流電圧線の正電圧線と負電圧線とに接続され、前記充電・放電回路は、前記正電圧線と前記負電圧線の間に直列に接続されているリアクトルとスイッチング素子と、前記リアクトルと前記スイッチング素子の中間から引き出されて前記バックアップ蓄電池の正端子に接続される中間線に前記正端子の方向を順方向とするように設けられている中間線ダイオードと、前記正端子と前記正電圧線との間に前記正電圧線の方向を順方向とするように直列に接続されている複数個のダイオード群とから構成され、前記バックアップ蓄電池の負端子は前記負電圧線に接続されていることを特徴とするバックアップ蓄電池として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバックアップ蓄電池において、前記直流電圧線には直流電圧を監視する電圧監視回路が設けられ、前記電圧監視回路は、第１〜３の抵抗と、シャントレギュレータと、ツェナーダイオードと、トランジスタとから構成され、前記第１、２の抵抗は前記正電圧線から前記負電圧線にこの順で直列に接続され、前記第３の抵抗と前記ツェナーダイオードは前記正電圧線から前記トランジスタのベースにこの順で直列に接続されると共に前記ツェナーダイオードは前記正電圧線の向きが順方向になっており、前記トランジスタのコレクタとエミッタはいずれか一方が所定の正の電圧線にそして他方が前記負電圧線に接続され、前記シャントレギュレータはリファレンスが前記第１、２の抵抗の中間に、アノードが前記負電圧線に、カソードが前記第３の抵抗と前記ツェナーダイオードの中間にそれぞれ接続されていることを特徴とするバックアップ蓄電池として構成される。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明は、産業機械に設けられ、該産業機械に備えられている制御用コンピュータや制御基板に直流電圧線を介して直流電圧を供給するようになっている制御用電源の停電時のバックアップ蓄電池として構成される。そしてバックアップ蓄電池は、所定の充電・放電回路を介して直流電圧線の正電圧線と負電圧線とに接続されている。この充電・放電回路は、正電圧線と負電圧線の間に直列に接続されているリアクトルとスイッチング素子と、リアクトルとスイッチング素子の中間から引き出されてバックアップ蓄電池の正端子に接続される中間線に正端子の方向を順方向とするように設けられている中間線ダイオードと、正端子と正電圧線との間に正電圧線の方向を順方向とするように直列に接続されている複数個のダイオード群とから構成されている。そしてバックアップ蓄電池の負端子は前記負電圧線に接続されている。このように構成されているので、充電・放電回路において、リアクトルと中間線ダイオードとダイオード群とから閉回路が形成されることになる。この閉回路は、バックアップ蓄電池に充電するときに充電電圧を過度に高い高電圧にすることなく安全な電圧に抑制することができる。これによってバックアップ蓄電池を保護できる。またバックアップ蓄電池はダイオード群を介して直流電圧線に接続されているので、過充電も防止されている。本発明において充電・放電回路は安価な電子素子のみから構成されているので安価に提供することができる。
【００１３】
他の発明によると、直流電圧線には直流電圧を監視する電圧監視回路が設けられている。この電圧監視回路は、第１〜３の抵抗と、シャントレギュレータと、ツェナーダイオードと、トランジスタとから構成され、第１、２の抵抗は正電圧線から負電圧線にこの順で直列に接続され、第３の抵抗とツェナーダイオードは正電圧線からトランジスタのベースにこの順で直列に接続されると共にツェナーダイオードは正電圧線の向きが順方向になっており、トランジスタのコレクタとエミッタはいずれか一方が所定の正の電圧線にそして他方が負電圧線に接続され、シャントレギュレータはリファレンスが第１、２の抵抗の中間に、アノードが負電圧線に、カソードが第３の抵抗とツェナーダイオードの中間にそれぞれ接続されている。このように構成されているので、トランジスタのコレクタ−エミッタ間に電流が流れなくなったら、バックアップ蓄電池の電圧の低下を検出することができ、バックアップ蓄電池の交換時期を確実に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る産業機械の制御用電源のバックアップ蓄電池システムを示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る産業機械の制御用電源のバックアップ蓄電池システムの充電・放電回路を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る産業機械の制御用電源のバックアップ蓄電池システムの電圧監視回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係るバックアップ蓄電池システム１は、射出成形機のような産業機械の制御用電源のバックアップ電源として構成され、停電時において産業機械に設けられている制御用コンピュータや基板に電力を供給するものである。一般的に産業機械は制御用電源において工場から供給される三相交流電圧を制御用の所定の電圧の直流電圧にして制御用コンピュータ、基板等の負荷に供給している。図１にはこのような制御用電源２と、制御用電源２から直流電圧が供給される直流電圧線３と、制御用コンピュータ等の負荷４が示されている。なお本実施の形態において直流電圧線３は正電圧線Ｐと負電圧線Ｎからなり、負電圧線Ｎはアースされたコモンから構成されている。本実施の形態に係るバックアップ電源システム１は、このような直流電圧線３に設けられている。
【００１６】
本実施の形態に係るバックアップ電源システム１は、バックアップ蓄電池８と、このバックアップ蓄電池８に電力を充電すると共にバックアップ蓄電池８から直流電圧線３に電力を放電する充電・放電回路１０と、バックアップ蓄電池８の電圧を監視する電圧監視回路２０とから構成されている。
【００１７】
本実施の形態に係る充電・放電回路１０は、複数の電子素子から構成されている。まず正電圧線Ｐから負電圧線Ｎに接続された線には、回路の安全を確保するための補助的な抵抗である第１の補助抵抗１１と、電圧を昇圧するリアクトル１２と、ＦＥＴからなるスイッチング素子１３とがこの順に直列に接続されている。リアクトル１２とスイッチング素子１３の中間からは中間線１４が引き出されてバックアップ蓄電池８の正端子８Ｐに接続されている。正確には中間線１４は、正端子８Ｐに直接接続されているのではなく、補助的な抵抗である第２の補助抵抗１５を介して接続されている。このような中間線１４には正端子８Ｐの方向を順方向とするダイオード、つまり中間線ダイオード１６が設けられている。そしてバックアップ蓄電池８の負端子８Ｎは負電圧線Ｎに接続されている。これらの電子素子からなる回路は、従来周知のいわゆるチョッパ回路１７を構成しており、スイッチング素子１３のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと直流電圧線３を流れる直流電圧が昇圧されてバックアップ蓄電池８に蓄電できるようになっている。
【００１８】
本実施の形態に係る充電・放電回路１０には、このようなチョッパ回路１７だけでなく本発明に特徴的な電子素子も設けられている。すなわち複数個のダイオードからなるダイオード群１８である。ダイオード群１８は、バックアップ蓄電池８の正端子８Ｐから第２の補助抵抗１５を経由して正電圧線Ｐに接続される線に正電圧線Ｐ方向を順方向とする直列に設けられている。このようなダイオード群１８によって、充電・放電回路１０には第１の補助抵抗１１、リアクトル１２、中間線ダイオード１６、ダイオード群１８からなる閉回路が形成される。これによって後で詳しく説明するがチョッパ回路１７によって直流電圧が昇圧されるとき、過大な電圧に昇圧されることがなく、バックアップ蓄電池８を保護することになる。またダイオード群１８は、停電時にバックアップ蓄電池８から直流電圧線３に直流電圧を放電する作用も奏する。
【００１９】
電圧監視回路２０を説明する。電圧監視回路２０も複数の電子素子から構成されており、まず第１、２の抵抗２１、２２がこの順で直列に正電圧線Ｐから負電圧線Ｎに接続され、これによって直流電圧線３の直流電圧が分圧されている。次に第３の抵抗２３と、ツェナーダイオード２４が正電圧線Ｐからこの順で直列に接続されＮＰＮ型のトランジスタ２５のベースに第３の補助抵抗２７を介して接続されている。ツェナーダイオード２４は正電圧線Ｐの方向を順方向になるように接続されている。トランジスタ２５のコレクタは５Ｖの直流正端子２６に第４の補助抵抗３１を介して接続され、エミッタは負電圧線Ｎに接続されている。従って第３の抵抗２３とツェナーダイオード２４の間の電位が、ツェナーダイオード２４の降伏電圧とトランジスタ２５のベース−エミッタ間の電圧の合計を超える電圧より高い電位になったらツェナーダイオード２４を電流が流れ、これがトランジスタ２５のベース−エミッタ間に流れてコレクタ側の電位がゼロになるようになっている。一方、第３の抵抗２３とツェナーダイオード２４の間の電位が低い場合にはトランジスタ２５のベース−エミッタ間には電流が流れずコレクタ−エミッタ間は電流が遮断されてコレクタ側の電位は５Ｖになる。このコレクタ側の電位はコレクタ側に設けられている監視用端子２８で監視できるようになっている。
【００２０】
電圧監視回路２０には、シャントレギュレータ２９が設けられ、シャントレギュレータ２９のリファレンスは第１、２の抵抗２１、２２の中間点に、アノードは負電圧線Ｎに、カソードは第３の抵抗２３とツェナーダイオード２４の中間点に第５の補助抵抗３２を介して、それぞれ接続されている。第１、２の抵抗２１、２２によってこれらの中間点の電位は分圧されているが、第１、２の抵抗２１、２２のそれぞれの抵抗値は、直流電圧線３の電圧が所定の電圧、例えば２０Ｖであれば中間点の電位がシャントレギュレータ２９の基準電圧、例えば２．５Ｖになるように選定されている。従って、直流電圧線３の電圧が２０Ｖより大きいときには、第１、２の抵抗２１、２２の中間点つまりリファレンスの電位が基準電位を超えるのでシャントレギュレータ２９のカソードからアノードに電流が流れる。この電流によって第３の抵抗２３で電圧が降下してツェナーダイオード２４のカソード側の電位は低い。しかしながら直流電圧線３の電圧が２０Ｖより低下すると、シャントレギュレータ２９のリファレンスの電位は基準電位より低くなってシャントレギュレータ２９は絶縁される。そうすると後で説明するがツェナーダイオード２４のカソード側の電位は高くなる。電圧監視回路２０には、シャントレギュレータ２９のリファレンスとカソードの電位を安定させるために、これらと負電圧線Ｎとの間にそれぞれ第１、２のコンデンサ３３、３４が設けられている。
【００２１】
本実施の形態に係るバックアップ蓄電池システム１の作用を説明する。工場から三相交流電圧が供給され制御用電源２から直流電圧が供給されている通常運転における作用について説明する。通常運転時には、バックアップ蓄電池システム１は、充電・放電回路１０によりバックアップ蓄電値８に電力を充電する。すなわち、スイッチング素子１３のＯＮ／ＯＦＦを所定時間だけ繰り返す。スイッチング素子１３をＯＮすると、図２において符号４１の矢印で示されているように、正電圧線Ｐから第１の補助抵抗１１、リアクトル１２、スイッチング素子１３、負電圧線Ｎに電流が流れる。スイッチング素子１３をＯＦＦすると、リアクトル１２を流れる電流によってリアクトル１２に起電力が生じる。この起電力によって電流は符号４２の矢印と、符号４３の矢印で示されるように流れる。前者の電流は、リアクトル１２、中間線ダイオード１６、ダイオード群１８、第１の補助抵抗１１、リアクトル１２の順に閉回路を流れる。これによって符号４４における電位は、正電圧線Ｐの電位より若干高く、つまりダイオード群１８によって降下する電圧分だけ高くなる。ダイオード群１８が４個のダイオードから構成され、１個のダイオードあたり０．６Ｖの電圧降下が発生していると、０．６Ｖ×４＝２．４Ｖだけ、正電圧線Ｐの電位より高くなる。そうすると、符号４３の矢印で示されているように、第１の補助抵抗１１、リアクトル１２、中間線ダイオード１６、第２の補助抵抗１５を介して流れる電流は、符号４４における電位に近い電位でバックアップ蓄電池８の正端子８Ｐに到達するので、バックアップ蓄電池８は直流電圧線３の直流電圧よりも、ダイオード群１８の電圧降下分だけ高い電圧で充電されることになる。バックアップ蓄電池８には、直流電圧よりもわずかに高い電圧が作用して充電されるので、過剰な電圧が印加されることがなく、確実に保護される。スイッチング素子１３のＯＮ／ＯＦＦを繰り返して、バックアップ蓄電池８に電力が充電されたらスイッチング素子１３を停止する。仮に、バックアップ蓄電池８に一時的に過剰な電力が充電されてバックアップ蓄電池８の電圧が高くなっても、符号４５の矢印に示されているように、バックアップ蓄電池８から第２の補助抵抗１５、ダイオード群１８を経由して電流が直流電圧線３に流れるので、バックアップ蓄電池８の電圧は速やかに正常な範囲に回復する。
【００２２】
停電等により、制御用電源２からの直流電圧の供給が停止したときの動作を説明する。停電すると直流電圧線３の直流電圧が低下する。そうするとバックアップ蓄電池８に充電されている電力は、符号４５の矢印に示されているように、第２の補助抵抗１５、ダイオード群１８を経由して直流電圧線３に供給される。これによって直流電圧線３は電圧が低下することなく直流電圧が供給されることになり、制御コンピュータ等の負荷４は正常に動作できる。従って制御コンピュータは安全に停止できる。
【００２３】
本実施の形態に係るバックアップ蓄電池システム１は、電圧監視回路２０によって常に直流電圧線３の直流電圧を監視している。これを説明する。直流電圧線３の直流電圧が正常な範囲にあるとき、例えば２０Ｖ以上になっているとき、第１、２の抵抗２１、２２によって直流電圧が分圧され、シャントレギュレータ２９のリファレンスの電位はシャントレギュレータ２９の基準電位より若干高くなる。そうすると、シャントレギュレータ２９のカソードからアノードに電流が流れる。これによって、図３において符号４６の矢印で示されているように、正電圧線Ｐ、第３の抵抗２３、第５の補助抵抗３２、シャントレギュレータ２９、負電圧線Ｎのように電流が流れる。そうすると第３の抵抗２３の電圧降下によって符号４７の位置における電位は正電圧線Ｐの電位より大きく低下する。このとき符号４７の位置における電位は、ツェナーダイオード２４の降伏電圧より低い。そうするとツェナーダイオード２４を電流が流れることができず、トランジスタ２５は動作しない。つまり監視用端子２８で検出される電位は５Ｖになる。直流電圧線３の直流電圧が正常であると判断される。
【００２４】
直流電圧線３の直流電圧が低下すると、第１、２の抵抗２１、２２によって分圧される電位、つまりシャントレギュレータ２９のリファレンスの電位は低くなる。電位が低くなってシャントレギュレータ２９の基準電圧より低くなるとシャントレギュレータ２９のカソード、アノード間は電流が流れない。そうすると第３の抵抗２３において電圧降下しなくなるので符号４７の電位は上昇する。ツェナーダイオード２４の降伏電圧を超えて電位が高くなると、電流がツェナーダイオード２４、第３の補助抵抗２７、トランジスタ２５のベース−エミッタ間を流れる。これによってトランジスタ２５が導通し、監視用端子２８で０Ｖが検出される。直流電圧線３の直流電圧が低下したことが検出される。
【００２５】
電圧監視回路２０は、制御用電源２を停止した状態でバックアップ蓄電池８から電力が供給されているときにバックアップ蓄電池８の電圧が適正であるかどうかを判断するために設けられている。定期的に制御用電源２を停止してバックアップ蓄電池８から直流電圧を供給するようにして、バックアップ蓄電池８の電圧を検査するようにする。これによってバックアップ蓄電池８が劣化しているか否かを判定できる。
【００２６】
本実施の形態に係る産業機械の制御用電源のバックアップ蓄電池システム１は色々な変形が可能である。例えば、充電・放電回路１０においては、ダイオード群１８のダイオードの個数が変形できる。バックアップ蓄電池８に対して、比較的高い電圧で充電をしたいときにはダイオードの個数を増やせばよく、比較的低い電圧で充電したいときにはダイオードの個数を減らして対応すればよい。電圧監視回路２０についても変形が可能であり、例えばトランジスタ２５はＰＮＰ型から構成することもできる。ＰＮＰ型のトランジスタ２５を採用するときにはエミッタ側を正の直流端子２６に接続し、コレクタ側を負電圧線Ｎに接続する。
【符号の説明】
【００２７】
１      バックアップ蓄電池システム    ２      制御用電源
３      直流電圧線                    ４      負荷
８      バックアップ蓄電池          ８Ｐ      正端子
１０      充電・放電回路              １２      リアクトル
１３      スイッチング素子            １４      中間線
１６      中間線ダイオード            １７      チョッパ回路
１８      ダイオード群                ２０      電圧監視回路
２１      第１の抵抗                  ２２      第２の抵抗
２３      第３の抵抗                  ２４      ツェナーダイオード
２５      トランジスタ                ２９      シャントレギュレータ
Ｐ      正電圧線                      Ｎ      負電圧線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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